УДК 552.141+552.143

Литокласты в отложениях нижней подсвиты саблинской свиты среднего кембрия

Смирнов Денис Михайлович – студент Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II

Аннотация: В статье приводятся результаты изучения литологических особенностей саблинской и тосненской свит. Описываются присутствующие в их слоях два вида агрегатов сцементированных зерен, выдвигается гипотеза по поводу их генезиса. Делается вывод о терригенном характере осадконакопления в томмотском веке, а также о регресии моря, последовавшей после отложения глин сиверской свиты.  Результаты, изложенные в данной работе, могут быть полезны при выполнении дальнейших палеогеографических и формационных исследований нижне- и среднекембрийских отложений северо-запада Русской плиты.

Ключевые слова: литокласты, эрозия, денудация, саблинская свита, тосненская свита.

Введение

Толща кембро-ордовикских песчаников северо-запада Русской плиты впервые стала объектом изучения в XIX веке. Геологи производили описание литологических и палеонтологических особенностей толщи, а также предпринимали попытки выделить стратиграфические подразделения и восстановить условия осадконакопления кембро-ордовикских песчаников.  В 1939 г. Л.Б. Рухин предложил схему, которая с минимальными изменениями сохранилась до наших дней. Рухин пришел к выводу о необходимости выделения пяти подсвит (снизу вверх по разрезу) – E, D, C, B, A. В дальнейшем подсвиты E, D, C были объединены им в саблинскую свиту, а подсвиты В и А были выделены как ладожская и тосненская свиты соответственно [4]. Деление на стратиграфические подразделения произведено по литологическим признакам, изучение органических остатков не проводилось.

В 80-х годах изучением кембро-ордовикских песчаников занимались Л.Е. Попов, К.К. Хазанович, Н.Г. Боровко, С.П. Сергеева и Р.Ф. Соболевская. Они дали  подробную палеонтологическую характеристику свитам, а также несколько иначе, чем Л.Б. Рухин, выделили подсвиты. Так, подсвита Е была включена в состав нижней пачки нижней подсвиты, подсвиты D и С (без слоев С₁^1-3 по Рухину Л.Б.) - в состав верхней пачки. В состав верхней подсвиты Попов Л.Е. и др. включили слои С₁^1-3. Ладожская и Тосненские свиты были оставлены в выделенном Рухиным Л.Б. объеме [3]. 

В описании стратотипического разреза саблинская свита сложена кварцевыми мелко- и среднезернистыми песками белого, желтого, серого цвета. Свита с резким стратиграфическим несогласием перекрывает глины сиверской свиты нижнего кембрия и выходит на поверхность к востоку от Красного Села [3,4].  

Ладожская свита характеризуется пестрым литологическим составом (кварцевые пески и песчаники, алевролиты, пестро окрашенные глины), сильно меняющимся по простиранию. Свита обнажается узкой полосой в восточной части приглинтовой зоны от Дудергофских высот до долины р. Сясь [3]. В изучаемом автором районе слияния рек Тосна и Саблинка ладожская свита отсутствует в разрезе.

Тосненская свита представлена однородной толщей мелкозернистых или средне-мелкозернистых кварцевых песков и песчаников с ракушей и детритом беззамковых брахиопод и редкими тонкими прослоями зеленовато-серых алевритистых глин [3].

Методы исследования

В ходе изучения особенностей вещественного состава кембро-ордовикских песчаников автором выполнялся отбор проб песка саблинской и тосненской свит в районе впадения реки Саблинка в Тосну. Отбор проб производился таким образом, чтобы в каждую пробу попадал песок из отдельного слойка, без смешения терригенного материала из выше- и нижележащий слойков, отличающихся слоистостью или цветом песка. Далее в лабораторных условиях проводилось определение гранулометрического состава. Фракции песка, отделенные при просеивании через сита с различным размером ячейки, изучались при помощи лупы и бинокулярного микроскопа.

Результаты исследования

Было установлено, что для песков саблинской и тосненской свит помимо одиночных кварцевых зерен характерно присутствие литокластов - двух видов агрегатов сцементированных зерен.

Первый из них - это несколько зёрен размерности 0,1-0,25 мм, скрепленных  темно-коричневым стяжением железистого порового цемента (Рис. 1). Форма агрегата близка к изометричной. При рассмотрении таких агрегатов с увеличением можно отметить, что кварцевые зерна на самом деле практически всегда являются прозрачными и имеют слабый оранжеватый цвет, а весь агрегат выглядит коричневым из-за того, что стяжение цемента видно сквозь прозрачные кварцевые зерна.

В породах саблинской свиты такие агрегаты включают в себя только песчаные зерна кварца, а в тосненской свите в их состав также входит детрит беззамковых брахиопод. Обломки раковин зачастую торчат в разные стороны, образуя остро выдающиеся плоскости. Такие агрегаты неокатанны, что свидетельствует об отсутствии длительной транспортировки. По всей видимости, песчаные зена и детрит были сцементированы на этапе диагенеза, уже после отложения песка.

Данные агрегаты распространены в тосненской свите и несколько меньше в верхней части саблинской свиты.

Рисунок 1. Первый вид агрегатов сцементированных зерен.

Второй вид агрегатов состоит из зерен размером менее 0,1 мм и 0,1-0,25 мм. Форма лепешковидная плоская, иногда изометричная. Цвет подобных агрегатов в целом соответствует цвету одиночных песчаных зерен в данном слойке (рисунок 2). Так, если зерна прозрачные желто-оранжевого цвета, то агрегаты имеют красновато-оранжевую окраску; в том случае, если зерна белого, серого, бежевого цвета - агрегаты имеют такой же цвет. Необходимо отметить, что агрегаты этого вида почти всегда темнее, чем одинарные зерна, так как через скопление тесно соприкасающихся зерен свет проходит хуже, чем через единственное зерно.

Рисунок 2. Слева – второй вид агрегатов сцементированных зерен. Хорошо видны различия цвета разных агрегатов, отобранных из одного и того же слойка. Справа – одиночные (несцементированные) песчаные зерна, отобранные из того же слойка, что и агрегаты слева.

При рассеивании проб, отобранных из слоев нижней пачки нижней подсвиты саблинской свиты, сложенных песком сероватого и белого цвета, было установлено, что в некоторых таких слоях одновременно присутствуют агрегаты второго вида белого, бежевого, серого, иногда коричневатого цвета. Обращает  на себя внимание, что подавляющее большинство одиночных зерен размерностей менее 0,1, 0,1-0,25 и 0,25-0,5 мм в таких пробах имеют одну и ту же окраску, в то время как агрегаты состоят из зерен не только похожих оттенков, но и сильно отличающихся по цвету. Так, в одном и том же слое песка мощностью 10-20 см могут содержаться агрегаты не только того же цвета (например, серого), что и сами одиночные зерна, но других оттенков (желтоватых, ржаво-рыжих). При раздавливании таких агрегатов они распадаются на зерна того же цвета, что и сам агрегат (Рис. 3). В некоторых случаях агрегат может полностью состоять из белоснежного песка, без каких-либо примесей, в то время как одиночные песчаные зерна имеют серую окраску. Это обстоятельство позволяет сделать вывод о том, что агрегаты данного вида не могли образоваться из-за цементации песчаных зерен, каждое из которых транспортировалось и отлагалось по отдельности (в этом случае белоснежные песчаные зерна присутствовали бы и в несцементированном песке, а агрегат был бы сложен как белоснежными, так и серыми зернами). Данные агрегаты являются именно литокластами - перемещенными фрагментами ранее отложенных, а затем эродированных песчаников.

Рисунок 3. Слева – агрегаты сцементированных зерен второго вида. Все 5 агрегатов отобраны из одного и того же слойка (косой либо горизонтально слоистой серии), образовавшегося в ходе элементарного акта седиментации. Справа – эти же агрегаты в разрушенном виде. Хорошо заметно, что каждый из них полностью состоит из песчаных зерен того же цвета, что и сам агрегат.

Геологическая интерпретация полученных данных

Присутсвие в песках саблинской свиты литокластов другого песчаника можно объяснить следующим образом. Саблинская свита среднекембрийского возраста залегает с резким стратиграфическим несогласием на нижнекембрийских "синих" глинах. Контакт очень резкий - тонко- и мелкозернистые пески залегают непосредственно на глинах, какие-либо пласты переслаивания отсутствуют. В некоторых обнажениях на контакте присутствуют гальки синих глин [4], что свидетельствует об их размыве. Как известно, глины отлагаются в условиях отсутствия течений в спокойной воде [например, 5]. Такие обстановка характерна для глубоководных участков водоемов, главным образом морей. В соответствии с принципом Н.А. Головкинского, "В разрезе осадочных толщ друг над другом отлагаются осадки, образующиеся рядом на дне бассейна седиментации" (цитировано по [1]).  При отступлении моря в томмотском веке глины должны были быть перекрыты более мелководными отложениями – песками либо известняками, однако в разрезе этот предполагаемый слой отсутствует. По всей видимости, он был сложен мелко- и тонкозернистыми песчаниками. После регрессии данный слой был денудирован, а затем частично переотложен в том числе в виде описанных литокластов. 

Выводы

В ходе проведенных исследований были описаны два вида агрегатов сцементированных песчаных зерен. Первый из них, по всей видимости, был образован в процессе диагенеза. Второй вид агрегатов является литокластами – фрагментами ранее отложенных и денудированных песчаников, предположительно томмотского возраста. Присутствие в нижних слоях саблинской свиты фрагментов более древних песчаников позволяет сделать вывод о терригенном характере осадконакопления в томмотском веке, а также о последовавших после седиментации данных отложений регрессии и эрозии.

Список литературы

1. Закон Головкинского – Вальтера. – Текст: электронный // Научно-исследовательский геологический институт: [сайт]. – URL: https://vsegei.ru/ru/public/sprav/geodictionary/article.php?ELEMENT_ID=47837 (дата обращения: 12.02.2023).
2. Логвиненко Н. В., Сергеева Э. И. Методы определения осадочных пород: Учебн. пособие для вузов. Ленинград: Недра, 1986. – 240 c.
3. Опорные разрезы и стратиграфия кембро-ордовикской фосфоритоносной оболовой толщи на северо-западе Русской платформы / Попов Л. Е. [и др.]. Ленинград: Наука, 1989. – 222 c.
4. Рухин Л. Б. Кембро-силурийская песчаная толща Ленинградской области. Ленинград: Ленинградский гос. ун-т, 1939. – 176 c.
5. Чистяков А. А. Щербаков А. А. Итоги науки и техники – Серия общая геология. Том 26. Проблемы динамической седиментации. Москва: ВИНИТИ, 1989. – 111 c.
6. Шванов, В. Н. Песчаные породы и методы их изучения. Ленинград: Недра, 1969. – 248 c.