Особенности пляжевых отложений Таманского полуострова

Дипломный проект

Ростовский государственный университет

Кафедра минералогии и петрографии

Ростов-на-Дону

1997

ВВЕДЕНИЕ

На территории Темрюкского района Краснодарского края, значительным распространением пользуются морские пляжевые песчаные отложения различного минерального состава. Эти отложения изучались на протяжении последних десятилетий многочисленными исследователями. Среди которых стоит упомянуть профессора Ростовского университета И.А. Шамрая.

В результате установлено, что данные породы представляют интерес, как горнорудное сырье, местные ресурсы которого весьма ограничены. С другой стороны значительный научный интерес представляет происхождение этих образований и источник поступления минералов магнитной и электромагнитной фракций.

Настоящая дипломная работа посвящена детальному изучению минерального состава пляжевых отложений и оценкой перспектив их промышленного использования. Целью данной работы является:

1. Характеристика геологической и геоморфологической обстановки Таманского полуострова.

2. Изучение минерального состава пляжевых отложений.

3. Определение генезиса этих отложений.

4. Оценка перспектив практического использования.

Дипломная работа объемом страниц состоит из введения, 4-х разделов, заключения и списка использованной литературы.

В основу работы положен практический материал, собранный в ходе проведения производственных литологических практик 1995-1996гг. Было отобрано более 60 проб по 25 профилям, пройденным вкрест простиранию пляжевых отложений. Все пробы подвергнуты детальному минералогическому анализу, проведенного автором в лаборатории литолого-фациального анализа на кафедре “Минералогии и петрографии”.

Автор выражает благодарность всему преподавательскому составу, и лаборантам кафедры “Минералогии и петрографии”, а так же преподавателям других кафедр, за помощь и содействие, оказанное при написании данной дипломной работы.

ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ТАМАНСКОГО ПОЛУОСТРОВА.

1.1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК.

Район исследований расположен в юго-западной части Таманского полуострова; с юга и юго-запада его ограничивает Чёрное море, а с севера Таманский залив.

Таманский полуостров, в свою очередь, расположен на юго-западе России, где вместе с Крымом разделяет акватории Чёрного и Азовского морей. В административном плане он принадлежит Краснодарскому краю, краевой центр город Краснодар.

Берега морей отличаются крутизной, их обрывы достигают в высоту 100 м. В понижениях прибрежной части отмечаются лиманы и мелкие озёра. Рельеф полуострова равнинный, всхолмлённый. Холмы образуют параллельные гряды, разделённые понижениями. Кроме того, отмечается 25 грязевых вулканов, образующих сопки высотой до 164 м. Таким образом, учитывая нулевые высоты у берегов, относительные превышения достигают 164 м.

Что касается гидрографической характеристики района, то это практически безводная степь. Реки отсутствуют (кроме реки Кубань, на севере), не отмечается ни родников, ни источников. Источники питьевой воды расположены только в населённых пунктах. Опираясь на вышеописанное можно отметить, что обнаженность района хорошая вдоль морских берегов и плохая в степной части.

Климат Тамани характеризуется как степной, смягчённый, что обусловлено близостью морских бассейнов. Хотя количество осадков очень невелико (в среднем 399 мм/год), засухи здесь не сильны, и летом температуры достигают в среднем 30 градусов по Цельсию. Такой характер обусловлен действием воздушных масс, приносящих кроме того, осенью максимальное количество осадков (до 600 мм) и выдерживающих температуры зимой около + 5 гр. Таким образом, среднегодовые температуры на Тамани колеблются в пределах 10-14 градусов по Цельсию. Другой особенностью полуострова являются пыльные бури, вызываемые дующими зимой и летом северо-восточными и восточными холодными ветрами. С последними связана также малая высота снежного покрова (первые сантиметры), выдуваемого с равнин. При наличии кратковременных морозов грунт промерзает на глубину до 5 см.

Растительный мир - типично степное - полынное разнотравье, лесные угодья отсутствуют.

Животный мир не отличается многообразием, в основном это грызуны (мыши, суслики), пресмыкающиеся (степные гадюки), из насекомых можно выделить скалапендр, обладающих сильным ядом, кроме того, распространены степные птицы.

На полуострове располагается ряд населённых пунктов: Тамань (наиболее крупный посёлок), Ахтанизовская, Вышестеблиевская, Старотитаровская, и др. (см. обзорную карту.)

Ведущими отраслями народного хозяйства на полуострове являются: рыболовная и рыбоперерабатывающая промышленности, растениеводство и животноводство. Здесь выращиваются виноградные, бахчевые культуры, табак. Разводят крупный рогатый скот. Энергетическое обеспечение и связь производится по ЛЭП, телефонным и телеграфным линиям. Полуостров связан с другими регионами железнодорожными и морскими путями. В посёлке Тамань расположены жд. станция и пристань. По полуострову проведена сеть асфальтированных и улучшенных грунтовых дорог.

1.2. ЛИТОЛОГИЯ И СТРАТИГРАФИЯ

Стратиграфический разрез полуострова начинается с отложений кайнозоя. Они представлены породами олигоцена - нижнего миоцена, так называемой майкопской серии, выходящей в ядрах антиклинальных структур (простых и диапировых). Более древние отложения в пределах Тамани на поверхность не выходят.

ПАЛЕОГЕНОВАЯ СИСТЕМА

Олигоцен - нижний и низы среднего миоцена.

( Майкопская серия)

Майкопская серия представлена на рассматриваемой территории мощной толщей глинистых и песчано-глинистых отложений. В её составе выделяют нижнюю (нижний и средний олигоцен), среднюю (верхний олигоцен) и верхнюю (нижний и низы среднего миоцена) подсерии.

Нижний - средний олигоцен

( Нижнемайкопская подсерия)

Эти отложения носят название Хардумская свита. Они представлены мощной толщей тёмных глин, известковистых, с прослоями мергелей в центральной части разреза. Мощность свиты около 120 м.

Верхний олигоцен

( Среднемайкопская подсерия)

Отложения среднего майкопа представлены Абадзехской и Восковогорской свитами. Абадзехская свита залегает с некоторым несогласием на подстилающих отложениях. Породы представлены в основном серыми неизвестковистыми глинами с прослоями алевролитов. Мощность свиты достигает 100 м.

Восковогорская свита на рассматриваемой территории представлена песчано-спонголитовым и диатомовым горизонтами. Мощность свиты около 100 м.

Нижний и низы среднего миоцена

( Верхнемайкопская подсерия)

Верхний майкоп сложен тёмными глинами, неизвестковистыми с налетами ярозита и многочисленными конкрециями сидерита. Мощность подсерии достигает 150 м.

НЕОГЕНОВАЯ СИСТЕМА

( Средний и верхний миоцен)

В отложениях миоцена в рассматриваемом районе выделяют средний и верхний подотделы. Причем в среднем миоцене подразделение производится на горизонты: Тарханский, Чокракский, Карагачский, Конкский. В верхнем миоцене выделяются сарматский и мэотический яруса. Отложения отдела представлены как морскими, так и континентальными образованиями. Причем от нижележащих пород комплекс отделен следами размыва и трансгрессивным залеганием.

Средний миоцен

Тарханский горизонт. Отложения представлены темно-серыми известковистыми глинами, в верхней части песчанистыми, с мергелистыми конкрециями. В нижней части разреза отмечается прослой буровато-серого плотного мергеля, мощностью до одного метра. Общая мощность горизонта около 10 м. Литологически Тарханский горизонт резко отличается от Майкопских отложений повышенной известковистостью пород и наличием богатой фауны из которой можно выделить Amussium denudatum .

Чокракский горизонт на Таманском полуострове представлен глинистыми отложениями с редкими прослоями мергелей. Отмечаются остатки Spirialis fragilis и др. Мощность около 30 м.

Карагачский горизонт представлен толщей синевато-серых и темно-серых нередко песчанистых глин с частыми прослоями доломитизированных мергелей и детритусовых известняков. В верхней части разреза появляются прослои серых глин и мергелей, содержащих прожилки твердого битума. Встречена фауна Spanidontella и рыбные остатки. Мощность горизонта достигает 100 м.

Конкский горизонт залегает согласно на подстилающих толщах, и в нижней части сложен глинами серыми, известковистыми. Выше по разрезу залегают глины темно-бурые, листовые с ярозитом, в них отмечен пласт сине-серого мергеля. Верхи горизонта сложены почти черной известковистой глиной. Встречается Syndesnia reflexa. Мощность 10 м.

Верхний миоцен

Представлен сарматскими и мэотическими отложениями. Хотя наличие последних здесь оспаривается некоторыми исследователями.

Сарматский ярус на Таманском полуострове представлен всеми тремя подъярусами. Границы как между сарматом и средним миоценом, так и в пределах самого яруса согласные.

Нижний сармат сложен однообразной толщей глин с редкими прослоями алевролитов и мергелей. Встречены Syndesmia reflеxa и Mactra elchwaedi.

Средний сармат представлен серыми, сильно известковистыми глинами, с прослоями зеленовато-серых мергелей; в верхней части разреза залегают глины с органогенными известняками и песчаниками. Фауна Cryptomactra pesonseris.

Верхний сармат представлен мощной толщей чередующихся зеленовато и голубовато-серых глин и светло-серых мергелей в низах разреза. В толще отмечаются прослои мергелей и плотного доломитизированного песка, а также диатомитовых глин. Отмечены остатки Mactra noviculata и Mactra caspia. Общая мощность сармата достигает 500 м. Наиболее мощная средняя толща - до 300 м.

Мэотический ярус выражен в двух фациях: мелководной - в ядрах антиклиналей, глубоководной - синклиналей; и в составе трех горизонтов. Нижний горизонт представлен глинами и мшанковыми известняками мощностью от 17 до 140 м. Средний горизонт представлен глинами с прослоями диатомитов, мощность его 114 м. Верхний горизонт состоит главным образом из песчаных слоистых глин с прослоями тонко зернистого песка. В верхах разреза встречены Covgeria syndesmia tellinoides. Мощность горизонта 40 м.

Плиоцен

Плиоценовые отложения на Тамани представлены тремя подотделами. Причем в составе нижнего плиоцена выделены понтический ярус, средне-киммерийский и куяльницкий ярус. В составе верхнего плиоцена выделена толща называемая таманским горизонтом. В общем, плиоценовые отложения залегают согласно на миоценовых.

Нижний плиоцен

Понтический ярус представлен глубоководными отложениями, сложенными зеленовато-серыми глинами с редкими прослоями песчаников, мергелей, и известняков-ракушечников. Понтические отложения согласно залегают на мэотических толщах. В низах разреза встречены Congeria, в верхах Paradiacha, Valencienessia. Мощность понта 100 м.

Средний плиоцен

Киммерийский ярус залегает согласно на понтических отложениях и представлен в составе азовского и пантикапейского горизонтов. В основании азовского горизонта отмечается пласт мергеля, перекрывающийся пачкой чередующихся карбонатных и некарбонатных глин.

Камышбурунский (рудный) горизонт сложен серыми некарбонатными глинами. В глинах содержатся прослои сопочной брекчии, песчаников, сидеритов, на крыльях синклиналей - железистых ракушечников и бурого железняка. В синклиналях отложения горизонта залегают согласно; в антиклиналях иногда несогласно перекрывают более древние толщи. Мощность отложений до 200 м. В описанных горизонтах встречена Arcicardium accardo и др.

Выше согласно и без перерыва залегает пантикапейский горизонт, слагающий нижнюю часть так называемых “нерудных слоев”. Верхняя часть этих слоев относится к куяльницкому ярусу.

Верхний плиоцен

Куяльницкий ярус. Отложения представлены чередованием серых некарбонатных глин и тонкозернистых светлых песков с преобладанием последних в верхах толщи. Пески распространены в антиклиналях, а глины в синклиналях. В этих толщах отмечаются редкие прослои алевролитов, мергелей, глинистых ракушечников, кроме того сопочной брекчии. Ярус несогласно залегает на киммерийском. Мощность от 200 м в синклиналях и до полного выклинивания в диапирах.

Таманский горизонт в основании представлен чередованием серых песков и пестрых карбонатных глин с редкими гальками песчано-известковистых пород. В центре синклиналей отложения горизонта залегают согласно, а по периферии перекрывают породы куяльницкого и киммерийского ярусов. В последнем случае в основании отмечаются маломощные прослои галечника и рыхлого конгломерата. Вышеописанные толщи содержат остатки Didocna barieeicrassa. Выше залегают коричневато и красно-бурые глины с прослоями суглинков, супесей, реже глинистых песков. Мощность горизонта более 70 м.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СИСТЕМА

В отложениях системы выделяют как морские, так и континентальные образования.

Морские отложения

Чаудинские слои. Наиболее древними считаются слои кварцевых песков, перекрываемые светло-бурыми суглинками с фауной Carlicnta flaminali. Общая мощность более 6 м.

Древнеэвксинские слои. Представлены двумя фациями: песчаной и глинистой и распространены шире чаудинских. Пески с подчиненными пропластками глин голубовато-серых. Глины тонкослоистые, желтые с прослоями суглинков и линзами песков. Мощность отложений до 17 м. Важно отметить, что если принадлежность древнеэвксинских слоев к четвертичной системе не вызывает сомнений, то по поводу чаудинских слоев существуют разногласия: некоторые исследователи относят их к верхам плиоцена.

Континентальные отложения

Характеризуются широким разнообразием. Наиболее древними являются делювиальные отложения слагающие толщи мощностью в несколько метров и представленные суглинками.

Кроме того, к современным отложениям можно отнести сопочную брекчию грязевых вулканов. Это глинистая порода с обломками мергелей и майкопских сидеритов. В континентальных водоемах, а также в лиманах происходит осаждение солей и илов.

1.3. СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

В тектоническом плане Таманский полуостров принадлежит Керченско-Таманскому поперечному прогибу и составляет восточную его часть. Этот прогиб заложен на западном продолжении мезозойских структур Западного Кавказа и южном борте Западно-Кубанского передового прогиба. Для Тамани характерна конседиментационная складчатость и в связи с этим соответствие слаборасчлененного рельефа и складчатых структур. Таким образом, здесь проявляются неотектонические движения.

Складчатые структуры

На полуострове с севера на юг выделяется восемь широтных антиклинальных структур: Кизилташская, Ереминская и Благовещенская; кроме того мыса Каменного, Фонталовская, Цимбалы, Фанагорийская, Карабетовская, в юго-западной части полуострова между пятой и шестой зонами намечается начало еще одной - мыса Зеленского, которая развивается в пределах Чёрного моря. Эти зоны сравнительно узки (1 - 2 км) состоят из кулисообразно расположенных складок. Между ними располагается более широкие (2 - 3 км) синклинальные зоны, выполненные плиоценовыми и четвертичными морскими отложениями.

Антиклинали часто имеют диапировый и криптодиапировый характер. В ядрах диапиров обнажаются перемятые глины майкопской серии, прорывающие пласты миоцена и плиоцена. Углы падения складок 15 - 20 градусов и более. Диапировые структуры обычно скошены в сторону более глубоких синклиналей. Ядра синклиналей характеризуются большей мощностью отложений и согласным залеганием толщ.

Важно отметить, что на глубине 4000 м палеогеновые толщи характеризуются менее интенсивной складчатостью, чем неогеновые. Более того, в северной части полуострова и мезозойский комплекс смят более полого чем неогеновый. Лишь на юго-востоке этот комплекс сложно дислоцирован и напоминает структуры Северо-западного Кавказа.

Как уже отмечалось простирание складчатых зон на Тамани широтное, а вдоль Черного моря складки круто заворачивают к югу. Однако мезозойские структуры видимо соединяются с таковыми Горного Крыма и если поворачивают к югу, то не так резко.

Таким образом, складки Тамани определяют продольную зональность, но помимо таковой выражена и поперечная. Последняя обусловлена наличием разломов.

Дизъюнктивные нарушения

Джигинский разлом ограничивает Керченско-Таманский прогиб с востока; через центр полуострова проходит Вышестеблиевский прогиб (или флексура), наконец вдоль Керченского пролива намечается третий разлом.

Вышеприведенные разломы образуют две ступени: Ахтанизовскую - между первым и Запорожскую - между вторым и третьим. Ахтанизовская ступень более опущена. Важной особенностью Таманского полуострова является наличие грязевых вулканов. Здесь и в смежных акваториях насчитывается 27 таких проявлений. Многие из вулканов имеют корни опущенные до отложений нижнего мела, то есть на глубину 5-6 км.

1.4. ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Как уже отмечалось на Таманском полуострове прослеживается прямая связь между геологическими структурами и геоморфологическими формами.

Так можно выделить несколько субширотных хребтов брахиантиклинального или диапирового характера, разделенных пологими впадинами- синклиналями. Это основной план рельефа. Важно отметить отсутствие оврагов и других резких эрозионных срезов. Лишь морские берега часто обрывисты, но и они нередко выполаживаются. Грязевые вулканы также серьезно влияют на морфологию рельефа, создавая положительные, в основном изометричные формы. Также важной особенностью в рельефе Тамани является наличие лиманов, часто отгороженных от моря пересыпями. В последних случаях вдоль берегов образуются мелкие соленые озера.

Прямой связи месторождений железных руд и других полезных ископаемых с морфологией рельефа не наблюдается.

Новейшие движения имеют на Тамани отрицательный знак, обуславливая образование лиманов.

1.5. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

В гидрогеологическом отношении полуостров относится к Азово-Кубанскому артезианскому бассейну. На данной территории выделен плиоценовый водоносный комплекс, в котором водо-несущими являются отложения куяльницкого и киммерийского ярусов.

Водоносный комплекс куяльницкого яруса

Комплекс состоит из нескольких водоносных горизонтов мощностью от 4 до 25 метров, а общая их мощность составляет от 15 до 200 метров. Такое строение обусловлено чередованием песчаных и глинистых пластов. Глубина залегания вод колеблется от 2 до 170 метров. Напоры изменяются в пределах 20-200 метров, но наибольшими величинами характеризуются в пределах синклинальных складок. Дебиты колодцев и скважин составляют от 0,17 до 4 м/с. Коэффициенты фильтрации водовмещающих пород колеблются от 0,16 до 15 л/сутки. Минерализация вод от 0,2 до 9 г/ л, иногда более. Состав гидрокарбонатно-кальциевый, гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевый, сульфатно-натриевый. Питание горизонтов происходит за счет атмосферных осадков и грунтовых вод четвертичных отложений. Разгрузка очень слаба с чем видимо и связана повышенная минерализация. Режим вод полностью зависит от осадков: весной и осенью отмечается максимальный уровень, зимой и летом - минимальный. Воды комплекса используются в зависимости от минерализации: 0,2-3 г/л - как питьевые, 3 - 9 г/л - водопой скота и хозяйственные нужды.

Водоносный комплекс киммерийского яруса

Комплекс,