Structure and lithological characteristics of the Upper Jurassic Shalbuzdag reef massif (Northeastern Caucasus)

Full Text

Мезозойские осадочные комплексы Большого Кавказа в процессе своего становления неоднократно претерпевали существенные и довольно резкие литологические и геохимические изменения под влиянием таких факторов, как смена тектонического режима района, климатические флуктуации, эвстатические колебания уровня моря, некоторые другие. В частности, такие изменения были характерны для юрской истории региона. Так, в ранней и средней юре в бассейне Большого Кавказа (Б. Кавказ) в условиях теплого гумидного климата накапливались литологически более или менее сходные терригенные (силикокластические) толщи, что сопровождалось в определенных фациальных обстановках образованием также угленосных отложений. В конце средней юры – в позднем бате – территория Б. Кавказа испытала поднятие и проявление умеренной по интенсивности складчатости, что привело к перерыву в осадконакоплении [Гаврилов, 2005; Геология СССР, 1968; Леонов, 1969, 2007; Юра Кавказа, 1992 и др.].

В дальнейшем – в келловее – морское осадконакопление возобновилось. Если в начале келловейского века климат еще сохранял черты среднеюрского времени, то в среднем келловее ситуация начала существенно и быстро меняться, и на значительной территории современного юга России и сопредельных районов произошли глубокие климатические изменения: существовавшие здесь ранее обстановки гумидного осадконакопления сменились образованием принципиально иных, присущих отчетливо выраженному аридному климату красноцветных и пестроцветных отложений, что в определенных фациальных условиях сопровождалось образованием эвапоритовых (гипсоносных и галогенных) толщ, а также рифогенных структур [Бендукидзе, 1982; Геология СССР, 1968; Леонов, Логинова, 1956; Ясаманов, 1978 и др.].

Однако для поздней юры была характерна не только климатическая перестройка, но и имевшие место на территории Б. Кавказа структурно-тектонические изменения. Так, здесь произошла отчетливая дифференциация областей с различным типом осадконакопления: на месте южной системы байосско-батских прогибов возникли троговые прогибы, в которых накапливались мощные толщи терригенного и карбонатного флиша. На Восточном Кавказе им соответствовал Дибрарский прогиб. С севера этот прогиб был ограничен Шахдагской зоной барьерного рифа, который протягивался от западной ее части в южном Дагестане (г. Шалбуздаг, рис. 1) к востоку по территории Азербайджана и выражен в виде цепочки рифовых построек вплоть до горы Бешбармак, расположенной вблизи побережья Каспийского моря. С юга Дибрарский прогиб также окаймлялся полосой рифовых известняков (Вандамская зона).

Рис. 1. Расположение горного массива Шалбуздаг в структуре Большого Кавказа.

а – местонахождение Шалбуздагского массива на карте рельефа Кавказа; б, в – рифогенные горные массивы западной части Шахдагской зоны барьерных рифов (б – вид из космоса, в – вид с самолета): б – гора Шалбуздаг (1), гора Шахдаг (2), гора Гейдар (3); г – контур современной структуры горного массива Шалбуздаг (вид из космоса, данные GoogleEarth).

Следует отметить, что в более северных частях региона – в пределах Затеречной зоны Терско-Каспийского прогиба – также возможно существование полосы рифовых массивов. Это предположение основывается на результатах сейсморазведочных работ, проводившихся с целью поиска объектов антиклинального и неантиклинального типов [Сианисян и др., 1992]. На сейсмических разрезах во временнóм интервале, соответствующем верхнеюрским отложениям, были выделены участки со своеобразной волновой картиной, которые отвечают критериям выделения геологических тел, по форме соответствующих биогермным постройкам [Стор и др., 1989 и др.].

К северу от субширотной линейной Шахдагской зоны рифов накапливались мелководные, в том числе лагунные осадки (преимущественно известняки, доломиты, красноцветные, эвапориты, терригенные отложения). Эта область охватывала большую часть территории Северного Кавказа, а также южные части Скифской плиты. Вся эта обширная площадь мелководного морского и лагунного осадконакопления вместе с зоной барьерных рифов может рассматриваться как карбонатная платформа, на что обращал внимание В.Г. Кузнецов [Кузнецов и др., 1992; Kuznetsov, 1993]; ряд вопросов, связанных со строением, особенностями структуры южной окраины карбонатной платформы на примере района массива Шахдаг был рассмотрен нами ранее [Гаврилов, 2018]. Различные вопросы формирования карбонатных платформ обсуждались в многочисленных публикациях [Bosellini, 1984; Funk et al., 1993; Goldhammer, Harris, 1989; Keim, Schlager, 2001; Kendall, Schlager, 1981; Kenter, 1990; Pomar, 1991, 2001; Schlager, 2005; Schlager et al., 1994 и мн. др.].

Отметим, что в более западных районах Южного склона Большого Кавказа аналогичная формационная конфигурация была характерна для Новороссийского флишевого прогиба и соседствовавшими с ним цепочками барьерных рифов (Ахцу-Кацирха, Рачинская, Лагонакская зоны), которые отделяли прогиб от северной области осадконакопления [Габдуллин и др., 2014; Кабанова, 1966; Кабанова и др., 1969; Конюхов, Комардинкина, 1956; Юра Кавказа, 1992 и др.]. В дальнейшем – в середине неокома (преимущественно в готериве) резко возросла, вплоть до преобладающей, доля терригенного материала в общем балансе осадков, карбонатная платформа потеряла свои характерные диагностические признаки и перестала существовать.

В Кавказском регионе рифогенные образования установлены также в доюрское время. Исследования литолого-фациальных особенностей норийско-рэтской карбонатной формации Западного Предкавказья позволили выделить здесь несколько осадочных комплексов, которые образуют последовательный ряд, характерный для зон барьерных рифов [Бойко, 2022; Бойко, Пушкарский, 1983 и др.]. Последовательность литолого-фациальных комплексов следующая: 1 – относительно глубоководные отложения, 2 –фронтальные отложения барьерных рифов, 3 – образования барьерного рифа, 4 – тыловые отложения барьерных рифов, 5 – образования внутреннего шельфа. Этим комплексам присущи определенные наборы пород, тектоническая приуроченность и условия образования. Сравнение их с юрскими рифогенными зонами демонстрирует значительное сходство между ними.

Резкие фациальные переходы между верхнеюрскими отложениями глубоководных прогибов и осадочными комплексами барьерных рифов обусловлены их приуроченностью к зонам крупных разломов [Бурштар и др., 1967 и др.].

Отметим, что по своему тектоническому и палеогеографическому положению рифовые формации Кавказа имеют сходные черты с пермскими рифовыми системами, простиравшимися вдоль восточного края Русской плиты по границе с Предуральским прогибом. Палеозойские рифовые формации прослежены от Прикаспийской впадины до Тимано-Печорской плиты [Антошкина, 2003; Беленицкая и др., 2015; Жемчугова, 1998; Antoshkina,1998 и др.].

Целью наших исследований было изучение южного края карбонатной платформы [Гаврилов, 2018], а именно – западного сегмента Шахдагской зоны барьерных рифов, представленного крупным рифогенным горным массивом Шалбуздаг, который располагается в Южном Дагестане на правобережье р. Самур.

Вопросы формирования рифогенных комплексов представляют интерес как в историко-геологическом отношении, так и в связи с часто отмечаемой приуроченностью к ним полезных ископаемых – как рудных, так и различного типа углеводородов [Беленицкая и др., 2015 и др.].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевые исследования проводились автором в разные годы в период 2010–2022 гг. Маршрутное изучение рифогенного комплекса Шалбуздаг осуществлялось как в пределах территории этой структуры, так и с внешних ее сторон для выяснения соотношения с подстилающими отложениями и для оценки общей структуры массива. Значительное место в изучении массива занимали фотосъемка деталей структуры рифогенных образований и дешифрирование полученных фотоматериалов, что в ряде случаев было единственным способом выяснить особенности его строения в связи с большой высотой и крутизной (вплоть до вертикального) обнажений карбонатных толщ.

Для характеристики геологических особенностей этого объекта использовались также материалы, опубликованные в ряде статей и монографий [Большой Кавказ…, 2007; Юра Кавказа, 1992; Хаин, 1950 и др.], а также приведенные в отчетах по геологической съемке этого района фондовые материалы [Паниев и др., 1980; Пшеничный и др., 1964 и др.].

Следует отметить, что массив Шалбуздаг выгодно выделяется среди других рифогенных образований Шахдагской зоны тем, что составляющие его структуру рифогенные постройки отпрепарированы эрозией, что позволяет наблюдать на площади структуру массива. В то время как, например, в случае массива Шахдаг – залегающие в его нижней части рифогенные структуры перекрыты мощной толщей меловых отложений [Гаврилов, 2018], что не позволяет наблюдать строение массива в плане, а с севера рифы ограничены обрывом – высокой вертикальной стеной, прямые наблюдения которой проводить сложно.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНОГО МАССИВА ШАЛБУЗДАГ

Горный массив Шалбуздаг в плане представляет собой кольцевую или эллиптическую структуру диаметром около 4 км (см. рис. 1г, рис. 2). С запада массив ограничен высокой почти вертикальной стеной в основном карбонатных пород, наивысшая точка которой достигает высоты 4122 м. Резкий характер западной границы и особенности строения осадочной толщи (см. ниже) позволяют предполагать, что первоначально массив имел продолжение на некоторое (сравнительно небольшое) расстояние к западу, но в дальнейшем в результате тектонических дислокаций и эрозии – эта его часть была разрушена и денудирована.

Рис. 2. Рифогенный массив горы Шалбуздаг.

Виды массива с разных сторон света: а – с севера, б – с востока, в – с юга, вид с запада – см. рис. 10.

К востоку высота массива постепенно уменьшается (см. рис. 2), и крайние восточные (последние) карбонатные образования массива расположены на высоте около 2500 м.

Анализ структуры массива показывает, что он представляет собой совокупность рифогенных построек различной величины и формы. Пространство между рифами заполнено в основном продуктами их разрушения (денудации). Соответственно, формирование массива определялось различными процессами: рост биогенных построек – как вертикальный, так и боковой (латеральный); образование вокруг них шлейфа осадков, образующих крутозалегающие пласты; заполнение межрифового пространства осадочным материалом – продуктами разрушения биогенных структур, слагающими слои, характер залегания которых варьирует от пологого или почти горизонтального до довольно крутого. Наблюдаемая в карбонатных породах массива трещиноватость имеет тектоническую природу и иногда затрудняет дешифрирование и выделение первоначальной структуры осадочно-биогенных образований.

СТРАТИГРАФИЯ ОТЛОЖЕНИЙ МАССИВА ШАЛБУЗДАГ

Массив Шалбуздаг слагают отложения верхней юры. Разрез представлен брекчированными известняками, доломитами с горизонтами брекчий, в низах отмечаются кремнистые известняки.

Стратиграфически отложения верхней юры охватывает оксфордский, кимериджский и титонский ярусы. Как отмечалось в геологических отчетах З.С. Паниева¹ и Л.В. Пшеничного², при проведении геологической съемки эти ярусы картировались преимущественно вместе, хотя в отдельных обнажениях удавалось выделить оксфорд-кимериджский и титонский ярусы раздельно. Присутствие келловейского яруса в этом районе фаунистически не доказано.

Толща массива с размывом залегает на отложениях верхнеааленской гепцайской свиты, аргиллиты которой местами осветлены вследствие процессов палеовыветривания. По данным З.С. Паниева (Паниев и др., 1980)¹, на восточной периферии массива в основании верхнеюрского разреза залегают светло-серые известняки (около 6 м) с прослоями (0.5–0.7 м) зеленовато-серых мергелистых известняков. В основании отмечаются гнезда пирита. Выше залегает пачка (20 м) пятнистых известняков с кремневыми стяжениями, на которых залегает пачка (35–40 м) кремнистых известняков. Выше по разрезу следует толща известняков (более 40 м), в которых наблюдаются интервалы брекчирования и плитчатой отдельности. Далее следуют опять светло-серые кремнистые известняки. Общая мощность оксфорд-кимериджских отложений здесь достигает 126 м; в других местах этого района она варьирует на несколько десятков метров, как в сторону увеличения (перевал Сельды), так и уменьшения (южный склон г. Ерыдаг и др.). По наблюдениям З.С. Паниева, оксфорд-кимериджские отложения характеризуются светлыми разностями пород, в отличие от перекрывающих их пестроцветных отложений титонского яруса.

Оксфорд-кимериджский возраст отложений региона обосновывается фауной аммонитов. В частности, в массиве Шалбуздаг в пелитоморфных известняках под горизонтом брекчий найден аммонит Arisphinctes cf. ariprepes Buckm. В различных местах массива найдена также оксфорд-титонская фауна: Lacunosella visulica (Oppel), Rhactorynchia corallina (Leym.), Ismenia gf. Pectunculoides Schloth. и др. (Пшеничный и др., 1964)².

Следует отметить, что характер базальных отложений может меняться, и на западном окончании массива основание толщи J₃ выглядит несколько иначе – над контактом с аргиллитами средней юры залегает пачка переслаивания мергелисто-глинистых и карбонатных слоев (несколько метров).

В разрезе массива Шалбуздаг к титонскому ярусу относится толща кремовато-серых известняков, пятнистых буро-красных органогенных коралловых доломитов, песчаников с горизонтами брекчий. Общая мощность толщи оценивается в 300 м (Паниев и др., 1980)¹. По данным геологической съемки, общая мощность отложений оксфорд-кимеридж-титонского возраста составляет более 426 м (Пшеничный, 1964 и др.)². Причем в средней части (примерно 65 м) преобладают доломиты пятнистые, с пустотами выщелачивания, сменяющиеся вверх по разрезу доломитизированными криптокристаллическими известняками. Эти геологи считают также, что в структуре разреза можно выделить два горизонта с преобладанием брекчий. Нижний (15 м) представлен крупнообломочной известняковой брекчией, в составе обломков которой преобладают пестрые известняки, песчаники, мергели, алевролиты; цемент серый, карбонатный. Верхний горизонт (30–35 м) перекрывает все нижележащие породы и состоит из крупных и средних обломков подстилающих коралловых известняков; цемент песчано-карбонатный. В целом, основными породами разреза являются кремнистые брекчированные известняки, пелитоморфные брекчированные доломитизированные известняки, доломиты, кварц-карбонатные песчаники (Пшеничный и др., 1964)².

В коллективной монографии под редакцией К.О. Ростовцева “Юра Кавказа” [1992] приводится следующая характеристика верхнеюрской толщи массива Шалбуздаг: в основании шахдагской свиты (средний оксфорд–титон) залегают брекчиевидные песчанистые известняки (50 м), выше – розовато-серые рифогенные известняки и доломиты (220–270 м), а в кровле – массивные доломиты и известняки (85 м). Общая мощность – до 355 м.

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА РИФОГЕННОГО МАССИВА

На площади кольцевой структуры Шалбуздагского массива можно распознать несколько крупных рифогенных построек (рис. 3), которые имеют как схожие элементы в своей структуре, так и некоторые отличия. В структуре постройки, показанной на рис. 3б, можно выделить следующие элементы. В ее центральной части располагается куполообразное поднятие – биогенное ядро, облекаемое слоями, сложенными как осадочным материалом, так и слоями, по-видимому, водорослевой природы. Строение этого поднятия можно оценить по его изображению с противоположной стороны (рис. 4к), где оно частично отпрепарировано эрозией. Окружает поднятие зона развития гораздо более рыхлых отложений, в составе которых, очевидно, присутствует заметная доля терригенного материала; в этих отложениях залегают небольшие по толщине прослои карбонатных пород. Этой зоне соответствует отчетливо выраженное понижение (депрессия) в рельефе. В свою очередь, зона глинистых (?) осадков оконтуривается полосой развития карбонатных пород, образующих внешнюю часть рифогенной структуры (постройки) в виде довольно круто залегающих плотных карбонатных пород.

Рис. 3. Кольцевые рифовые структуры внутри массива Шалбуздаг.

Стрелками отмечены наиболее крупные рифогенные структуры.

Рис. 4. Биогермные постройки района рифогенного комплекса Шалбуздаг (α – биогенное ядро биогерма, β – слои, окаймляющие центральную часть биогермной постройки (осадочного или биогенного происхождения). а–к – различные по морфологии биогермы на территории рифогенного массива; л, м – биогермные постройки, расположенные за пределами массива в зоне развития среднеюрских терригенных отложений (южный склон г. Шалбуздаг); н – рифогенные постройки, погребенные под осадочным чехлом в восточной части массива.

Рис. 4. Продолжение.

Интересной особенностью в структуре другого рифогенного образования является появление на вершине куполовидной постройки округлого понижения в рельефе, заполненного относительно нетвердым (видимо, в основном глинистым) материалом (см. рис. 3в). В остальных же частях структура этого рифогенного сооружения аналогична описанному выше, что хорошо видно при их сравнении (см. рис. 3б, 3в). Здесь также слои, образующие окружающий ядро шлейф (периферия рифовой постройки), залегают очень круто (см. рис. 3в).

В пределах массива Шалбуздаг можно выделить еще несколько (3–4) крупных кольцевых рифогенных постройки со схожим относительно сложным строением. Однако некоторые из них в результате проявления тектонических процессов – преимущественно стрессовых напряжений – хуже сохранили свою первоначальную структуру. Тем не менее их существование достаточно уверенно устанавливается по сохранившимся крупным фрагментам рифовых образований.

Помимо крупных рифогенных структур в пределах Шалбуздагского массива встречаются многочисленные биогермные постройки относительно небольшого размера – от нескольких метров – до первых десятков метров в диаметре (см. рис. 4а–4и). Как правило, в них хорошо выражено биогенное ядро, нарастающие на него слои водорослевого(?) происхождения и примыкающие к нему или перекрывающие его слои осадочных пород. Ядра биогермных построек могут иметь различную форму – от пологого купола до шаровидного образования. В плане эти постройки часто также окаймляются крутозалегающими слоями, образующими кольцевую структуру (см. рис. 4).

Если в пределах центральных частей карбонатной платформы крупные биогенные постройки хорошо отпрепарированы эрозией и обнажаются на дневной поверхности, то в ее периферийных частях в ряде мест в обрывах можно наблюдать погребенные биогенные постройки, перекрытые осадочным чехлом (см. рис. 4н), который образован продуктами эрозии смежных биогенных структур. Эти слои осадочных пород заполняют пространство между биогенными постройками, залегая почти горизонтально и упираясь в них. Прилегание слоистой толщи к крупной биогенной постройке наблюдается также на северо-восточном сегменте западного окончания массива (см. рис. 10). За пределами основной кольцевой структуры рифогенного массива горы Шалбуздаг – на территории развития глинистых отложений средней юры встречаются одиночные биогермные постройки различного размера и формы (см. рис. 4л, 4м).

ХАРАКТЕР ЗАЛЕГАНИЯ СЛОЕВ И ИХ ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Полную последовательность слоев осадочных пород в пределах рифогенного массива составить сложно, поскольку единого их разреза нет, а фрагменты осадочной толщи на территории массива разобщены, и образование их контролировалось не только общими, но и локальными факторами.

Наклон слоев осадочных пород зависит от их взаимоотношения с биогенными постройками и, в связи с этим, варьирует в широких пределах – от горизонтального залегания до относительно крутого – до 45° и более (рис. 5).

Рис. 5. Характер залегания и напластования отложений в толщах межрифового заполнения.

а–з – примеры обнажений осадочных пород из разных частей рифогенного массива; залегание слоев от горизонтального до относительно крутого (до 45° и более), что не связано с тектоническими деформациями; часто отмечается нерегулярный характер напластования, невыдержанность слоев по простиранию вплоть до их выклинивания.

Толщина слоев также меняется в широких пределах – от нескольких сантиметров до 0.5 м и более. Около крупных биогенных структур, как правило, толщина слоев возрастает по сравнению со слоями, тяготеющими к относительно мелким биогермам.

Для интервалов осадочных пород часто бывает характерна цикличность, которая заключается в чередовании слоев с градационной текстурой (рис. 6). Причем в основании циклитов часто залегают крупнообломочные брекчии с размером обломков известняков до 10–20 см. При этом обломки преимущественно остроугольные, неокатанные, признаки их слабой окатанности наблюдаются в единичных случаях. Переход к верхней части циклита, как правило, постепенный; в верхней части циклита осадочный материал бывает представлен сравнительно тонкозернистой известковой массой, окрашенной часто в красновато-коричневатые тона (см. рис. 6). Изредка в слоях отмечается перекрестная пологая косая слоистость (см. рис. 6г). Знаки ряби на поверхности слоев отмечены в единичных случаях.

Рис. 6. Различные типы пород, слагающие осадочные серии, которые заполняют межрифовое пространство.

а–в – циклиты с градационной текстурой; нижние элементы циклитов сложены грубообломочной брекчией с крупными неокатанными обломками биогенных известняков; г – песчаники с пологой косой слоистостью; д, е – циклический характер относительно мелкозернистых отложений с градационной текстурой.

Фауна-рифообразователь. При исследовании пород рифогенного массива встречаются многочисленные остатки фауны. Строителями рифов выступали различные виды организмов. Обзор развитой здесь фауны ранее приводился в работах В.П. Ренгартена [Ренгартен, 1909 и др.], К.И. Богдановича [Богданович, 1902], в отчетах по геологической съемке территории (Паниев и др., 1980¹; Пшеничный и др., 1964²) и др. Довольно часто раковины макрофауны, заключенные в известняковых пластах, настолько многочисленны, что их количество равноценно или преобладает над цементирующей их карбонатной массой (рис. 7а, 7б). Значительный вклад в процесс формирования рифов вносили кораллы. Причем кораллы были представлены формами разнообразного таксономического состава (см. рис. 7в–7д). На плоскостях напластования известняков нередко встречаются скопления раковин брахиопод (см. рис. 7е), размер которых достигает 5–7 см. В известняках встречаются также крупные фрагменты криноидей, толщина стеблей которых достигает 3–4 см (см. рис. 7 ж); в формировании пород принимали участие различные виды водорослей, гастроподы, пелециподы, мшанки и др. (см. рис. 7з). Скелеты этих организмов слагают как центральные части рифовых построек, так и пласты органогенных известняков.

Рис. 7. Карбонатные породы и встречающиеся в них остатки рифостроящих организмов.

а, б – органогенные известняки с крупными включениями макрофауны; в, г, д – кораллы разных видов; е – слой с многочисленными брахиоподами; ж – фрагменты крупных криноидей; з – двустворчатые моллюски.

Трещины усыхания. В пределах рифогенного комплекса неоднократно наблюдались поверхности слоев с трещинами усыхания, придающие этим слоям полигональный облик (см. рис. 8а–8в). Трещины такого рода проникают вниз на глубину в несколько сантиметров и бывают заполнены более темным, преимущественно глинистым материалом. Присутствие в разрезе слоев с полигональной структурой поверхности может указывать на осушение территории в результате падения уровня моря (в том числе эвстатического). Этот фактор несомненно оказывал существенное влияние на формирование архитектуры осадочной толщи.

Рис. 8. Поверхности слоев с трещинами различной морфологии и происхождения.

а – поверхность слоя с полигональными трещинами усыхания и протяженными линейными трещинами, рассекающими всю пачку пород, имеющими тектоническую природу; б, в – полигональные трещины усыхания, развитые в тонком (первые сантиметры) известковом поверхностном слое; белые пятна на поверхности слоя – остатки лишайников.

Наряду с трещинами усыхания на тех же поверхностях слоев встречаются протяженные линейные трещины (см. рис. 8а), рассекающие осадочную толщу на значительно большую глубину. Такого типа трещиноватость, часто наблюдаемая в карбонатных породах массива, имеет приблизительно субширотное простирание, что позволяет связывать ее образование с тектоническими напряжениями субмеридионального направления. Тектонический фактор оказал влияние на итоговый облик рифогенного массива, сформированный уже в постюрское время.

Карстовые процессы. На поверхности некоторых биогенных построек были отмечены крупные каверны, углубления (первые метры), заполненные горизонтально залегающими преимущественно тонкослоистыми отложениями; в ряде случаев они подстилаются слоем грубообломочных пород (рис. 9). Как правило, отложения в этих полостях окрашены гидроксидами железа в коричневато-красные цвета. Такие образования, по нашему мнению, можно рассматривать как результат развития палеокарста в периоды понижения уровня моря в титонское время и выхода на дневную поверхность еще относительно слаболитифицированных карбонатных пород.

Рис. 9. Биогермная постройка со следами развития палеокарста.

а – общий вид биогермы, б, в – карстовые углубления в верхней части постройки, заполненные осадочным материалом, окрашенным гидроксидами железа в коричневато-красные цвета.

Особенности структуры западной части рифогенного массива. В скальных обнажениях западного края Шалбуздагского массива можно наблюдать ряд контактов-взаимоотношений биогенных структур массивных известняков и слоистых осадочных толщ, которые позволяют оценить временную последовательность их образования (рис. 10). Здесь, как отмечалось выше, над аргиллитами средней юры, в основании верхнеюрской толщи залегает пачка переслаивания пластов глинистых мергелей и карбонатных пород (см. рис. 10а, 1). Аналогичная картина наблюдается в основании Шахдагского массива, где в ней присутствуют также многочисленные олистолиты карбонатных пород [Гаврилов, 2018]. На эту пачку налегает основание крупной биогенной куполообразной линзы известняков (см. рис. 10а, 2). На рисунке видно, что с восточной стороны к ней примыкает слоистая толща осадочных пород (см. рис. 10а, 3), которые в основном являются продуктами эрозии, разрушения рифогенных построек. Причем прилегание слоистой толщи к массивным известнякам прослеживается до самого их верха. Выше – по сравнительно резкому контакту на нижележащие известняки и слоистую толщу налегает другая известняковая линза, по форме аналогичная залегающей ниже, но несколько меньшая по размеру (см. рис. 10а, 4). К ней также прилегает фрагмент слоистой осадочной толщи (см. рис. 10а, 5). Структура более высоких частей разреза (вблизи вершины стены) достаточно уверенно не распознается (см. рис. 10а, 6). На рис. 10в приведено изображение того же обнажения, но с несколько иными условиями его освещения, что помогает при их сравнении более уверенно проводить дешифрирование изображений и выявлять соотношение геологических структур.

Рис. 10. Западное окончание рифогенного массива (с элементами дешифрирования его структуры).

а, в – фотографии объекта с разным характером освещения, что способствует выявлению особенностей его строения, б – вид северо-западного края рифогенного массива.

Цифры на фотографиях: 1 – пачка переслаивания известняковых и мергельных пластов в основании верхнеюрской толщи, 2, 4 – куполообразные линзы плотных биогенных известняков, 3, 5 – стратифицированные толщи осадочных пород, слои которых упираются в линзы известняков, 6 – возможно, еще одна линза известняков (?), венчающая разрез J₃.

Такие взаимоотношения элементов разреза могут, по-видимому, свидетельствовать о достаточно отчетливо выраженных эпизодах перерывов в развитии Шалбуздагской рифогенной структуры. Эти перерывы скорее всего были связаны с периодами значительного понижения уровня моря. Наблюдаемые взаимоотношения согласуются с заключениями исследователей (Паниев и др., 1980¹; Пшеничный и др., 1964²), проводившими здесь геологическую съемку, которые считали, что осадочный разрез Шалбуздага неоднороден и в нем можно выделить литологически различные части – оксфорд-кимериджскую и титонскую. Такая структура разреза верхней юры возникла в результате влияния на осадочный процесс эвстатических колебаний уровня моря.

Особенности седиментации рифогенного массива. Специфической особенностью процесса формирования рифогенного осадочного комплекса является многообразие механизмов аккумуляции осадочного материала. Одним из них является широко развитый, в основном вне пределов рифового комплекса, механизм вертикального наращивания осадков по принципу “частица за частицей”. Присутствие в структуре осадочных последовательностей интервалов осадков с отчетливой циклической градационной текстурой позволяет считать, что на некоторых этапах формирования осадочной толщи важную роль в поставке материала играли гравитационные потоки, которые мобилизовывали продукты разрушения со склонов растущих биогенных построек (рифов). Та часть материала, которая оставалась на склонах рифогенных построек, сформировала осадочный шлейф вокруг биогенного ядра рифа. Совокупная толщина серии пластов, образующих этот шлейф и залегающих довольно круто, могла достигать нескольких десятков метров; то есть осаждение (накопление) осадочного материала и увеличение мощности шлейфа происходило в значительной мере в латеральном направлении. Часть осадочного материала – прежде всего тонкозернистого, сносившегося с поднятий к их подножию, – перераспределялась по площади массива морскими течениями, а на мелководье – в результате волновой деятельности. Рост биогенных структур, в результате фиксации карбоната Са преимущественно макрофауной и водорослями, происходил как в вертикальном, так и в латеральном направлениях.

Положительные формы рельефа в пределах рифогенного массива в основном определяются выходом на дневную поверхность куполовидных биогенных построек и прилегающих к ним слоистых шлейфов. Их совокупность придает массиву специфический облик, который существенно отличается от морфологии окружающих его осадочных комплексов иного генезиса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рифогенный массив горы Шалбуздаг, хотя и приурочен к линейной структуре – Шахдагской зоне барьерного рифа, окаймлявшей с севера Дибрарский флишевый прогиб, – не являлся частью непрерывного барьерного рифа, а был самостоятельной рифогенной структурой, которую можно рассматривать как изолированную карбонатную платформу. Она имела почти округлую форму. Диаметр этой структуры оценивается примерно в 4 км.

В центральной части массив представляет собой совокупность довольно крупных кольцевых рифогенных образований, между которыми, а также по его периферии расположены более мелкие биогенные постройки (биогермы).

На площади массива его высота меняется – наиболее высокой (более 4100 м) является западная часть; к северо-востоку его высота существенно уменьшается.

По характеру обнажающихся в западной стене геологических комплексов, в частности по морфологии их структуры, можно достаточно уверенно предполагать, что ранее осадочно-биогенные структуры имели продолжение на некоторое расстояние в западном направлении. Однако в дальнейшем западное окончание Шахдагского массива было отсечено дизъюнктивными нарушениями от его основной части и разрушено, дезинтегрировано на относительно мелкие части, которые были эродированы. Признаки активного тектонического воздействия на породы массива в виде различных дислокаций и нарушений первоначального залегания слоев можно наблюдать в южной части западного окончания массива (см. рис. 2в). Причем эти процессы, по нашему мнению, могли проявиться уже в раннем мелу.

Сложность строения массива обусловлена тем, что на формирование его структуры оказывали совокупное влияние различные факторы: климат (преимущественно аридный); колебания уровня моря разного порядка; расположение рифогенного массива вблизи зоны крупного разлома, что могло влиять на повышенную сейсмичность этого района и, соответственно, на поведение осадочных масс и биогенных построек; рельеф территории, на которой начинал формироваться рифогенный массив.

Существенным фактором, который влиял на размеры рифовых построек и их количество на территории массива, могло быть направление течений, богатых биофильными элементами, которые были необходимы для успешного роста рифов. Наиболее высокие из них располагаются по южному и западному краям Шалбуздага, в сравнении с его северной и восточной частями (см. рис. 2, 10). Именно с юга – со стороны глубоководного Дибрарского прогиба – происходило поступление продуктивных водных масс, что и обусловило особенности в распределении биогенных структур разной величины, т.е. определенную асимметрию в строении рифогенного массива горы Шалбуздаг.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает искреннюю признательность В.И. Черкашину за помощь в организации полевых исследований в Южном Дагестане и В.А. Жемчуговой за плодотворное обсуждение некоторых вопросов по проблеме формирования древних рифогенных структур.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательской работы ГИН РАН (тема № 123032400064-7).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Автор данной работы заявляет, что у него нет конфликта интересов.

¹ Паниев Э.С., Кузубов П.П., Губкина А.Н. и др. Геологическая карта Кавказа масштаба 1 : 50 000 // Отчет Самурской геолого-съёмочной партии по работам 1976–1979 гг. в Дагестанской АССР и Азербайджанской ССР. Ессентуки, 1980.

² Пшеничный Л.В. и др. Геологическая карта Кавказа масштаба 1 : 50 000 // Отчет Самурской и Курахской ГСП по работам 1963 г. Ессентуки, 1964.

About the authors

Yu. O. Gavrilov

Author for correspondence.
Email: yugavrilov@gmail.com
Russian Federation, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Location of the Shalbuzdag mountain range in the structure of the Greater Caucasus. a – location of the Shalbuzdag massif on the relief map of the Caucasus; b, c – reefogenic mountain ranges of the western part of the Shahdag barrier reef zone (b – view from space, c – view from an airplane): b – Mount Shalbuzdag (1), Mount Shahdag (2), Mount Heydar (3); d – contour of the modern structure of the Shalbuzdag mountain range (view from space, GoogleEarth data).

Download (746KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Reef massif of Mount Shalbuzdag. Views of the massif from different directions: a – from the north, b – from the east, c – from the south, view from the west – see Fig. 10.

Download (1MB)

Indexing metadata

4. Fig. 3. Ring reef structures within the Shalbuzdag massif. The largest reef structures are marked with arrows.

Download (1MB)

Indexing metadata

5. Fig. 4. Bioherm structures of the Shalbuzdag reef complex area (α – biogenic core of the bioherm, β – layers bordering the central part of the bioherm structure (of sedimentary or biogenic origin). a–k – bioherms of various morphologies on the territory of the reef massif; l, m – bioherm structures located outside the massif in the development zone of Middle Jurassic terrigenous deposits (southern slope of Mount Shalbuzdag); n – reef structures buried under the sedimentary cover in the eastern part of the massif.

Download (1MB)

Indexing metadata

6. Fig. 4. Continuation

Download (1MB)

Indexing metadata

7. Fig. 5. The nature of the occurrence and stratification of sediments in the strata of interreef filling. a–z – examples of sedimentary rock outcrops from different parts of the reef massif; the occurrence of layers ranges from horizontal to relatively steep (up to 45° and more), which is not associated with tectonic deformations; irregular bedding patterns are often observed, with layers being unevenly distributed along the strike to the point of wedging out.

Download (1MB)

Indexing metadata

8. Fig. 6. Various types of rocks that make up sedimentary series that fill the interreef space. a–c – cyclites with gradational texture; the lower elements of the cyclites are composed of coarse-grained breccia with large, unrounded fragments of biogenic limestones; g – sandstones with gentle cross-bedding; d, e – cyclic character of relatively fine-grained sediments with gradational texture.

Download (2MB)

Indexing metadata

9. Fig. 7. Carbonate rocks and the remains of reef-building organisms found in them. a, b – organogenic limestones with large inclusions of macrofauna; c, d, d – corals of different species; e – layer with numerous brachiopods; g – fragments of large crinoids; h – bivalves.

Download (2MB)

Indexing metadata

10. Fig. 8. Surfaces of layers with cracks of different morphology and origin. a – surface of layer with polygonal desiccation cracks and extended linear cracks cutting the entire rock unit, having a tectonic nature; b, c – polygonal desiccation cracks developed in a thin (first centimeters) calcareous surface layer; white spots on the surface of the layer are the remains of lichens.

Download (1MB)

Indexing metadata

11. Fig. 9. Bioherm structure with traces of paleokarst development. a – general view of the bioherm, b, c – karst depressions in the upper part of the structure, filled with sedimentary material colored brownish-red by iron hydroxides.

Download (1MB)

Indexing metadata

12. Fig. 10. Western end of the reef massif (with elements of its structure interpretation). a, c – photographs of the object with different types of lighting, which helps to identify the features of its structure, b – view of the northwestern edge of the reef massif. Numbers on the photographs: 1 – a pack of interbedded limestone and marl layers at the base of the Upper Jurassic strata, 2, 4 – dome-shaped lenses of dense biogenic limestones, 3, 5 – stratified sedimentary rock strata, the layers of which abut against limestone lenses, 6 – possibly another lens of limestones (?), crowning section J3.

Download (1MB)

Indexing metadata