Литолого-минералогическая характеристика нижнехвалынских шоколадных глин Нижней Волги (на примере разрезов Райгород и Средняя Ахтуба)

Шоколадные глины – полифациальные морские отложения дискуссионного генезиса, широко распространенные в Нижнем Поволжье. Представлены результаты детального анализа особенностей микростроения, гранулометрических (42 образца) и минералогических (24 образца) составов разных слоев в толще нижнехвалынских шоколадных глин разрезов Средняя Ахтуба и Райгород. Разрезы расположены на противоположных сторонах Волго-Ахтубинской поймы. На основе данных, полученных с помощью лазерного дифрактометра, были рассчитаны литологические коэффициенты. Это позволило выделить семь общих для двух разрезов литотипов, каждый из которых также обладает особыми минералогическими и микроморфологическими характеристиками. Минералогические структурные особенности минералов во фракции <1 мкм в каждом литотипе и количественные соотношения глинистых минералов были определены методом рентгеновской дифрактометрии. Выявлено, что наиболее глинистые литотипы характеризуются преобладанием триоктаэдрического иллита над смектитом. Обратная ситуация наблюдается в алевритовых литотипах, где смектит преобладал над диоктаэдрическим иллитом. Набухающие компоненты были представлены высокозарядным бейделлитом в разрезе Средняя Ахтуба и высокозарядным монтмориллонитом в разрезе Райгород. Такие различия в соотношении и структуре глинистых минералов могут быть обусловлены разными источниками сноса или их различными синседиментационными или диагенетическими преобразованиями. Микроморфологические данные позволили установить биогенные текстуры в глинистых литотипах нижнехвалынских шоколадных глин. В алевритовых литотипах определены косая слоистость и углистое органическое вещество, что позволяет предполагать близость зоны их седиментации к береговой линии. Полученные материалы позволили показать сложный состав отдельных слоев толщи шоколадных глин и определить новые направления в изучении их генетических особенностей. Исследования отдельных литотипов нижнехвалынских шоколадных глин с детальной привязкой к глубинам проведены впервые.

1. Arbuzova S.K. Mineralogicheskie osobennosti khvalynskikh glin v basseine Nizhnei Volgi (Mineralogical features of Khvalynsky clays in the Lower Volga basin). Byull. Komissii po izucheniyu chetvertichnogo perioda. 1970. No. 37. P. 41–46. (in Russ.)

2. Arkhipov S.A. K litologo-facial’noi kharakteristike khvalynskikh shokoladnykh glin i usloviyam ikh obrazovaniya (To litologo-facial characteristic of the Khvalynian chocolate clays and to conditions of their accumulation). BCSQ. 1958. No. 22. P. 63–72. (in Russ.)

3. Badyukova E.N. Genezis khvalynskih (pleistotsen) shokoladnykh glin Severnogo Prikaspiya (Genesis of Khvalynian (Pleistocene) chocolate clay of Northern Caspian). Byull. MOIP. Otdel geologicheskii (Bull. MOIP Geology). 2000. Vol. 75. P. 25–34. (in Russ.) https://doi.org/10.31857/S0435428120030025

4. Biscaye R.E. Mineralogy and sedimentation of recent deep-sea clay in the Atlantic Ocean and adjacent Seas and Oceans. Bull. Geol. Soc. Am. 1965. Vol. 76. P. 803–832. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1965)76[803:MASORD]2.0.CO;2

5. Gorbunov N.I. Vysokodispersnye mineraly i metody ikh izucheniya (Fine Minerals and Methods of Their Investigation). Moscow: Izdatel’stvo Akademii nauk SSSR (Publ.), 1963. 302 p. (in Russ.)

6. Goretskiy G.I. Formirovanie doliny Volgi v rannem i srednem antropogene (The Development of the Volga Valley During Early and Middle Anthropogene). Moscow: Nauka (Publ.), 1966. 412 p. (in Russ.)

7. Greene-Kelly R. Identification of montmorillonoids. J. Soil. Sci. 1953. Vol. 4. No. 2. P. 223–227. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1953.tb00657.x

8. Kurbanov R., Murray A., Thompson W., Svistunov M., Taratunina N., and Yanina T. First reliable chronology for the early Khvalynian Caspian Sea transgression in the Lower Volga River valley. Boreas. 2021. Vol. 50. P. 134–146. https://doi.org/10.1111/bor.12478

9. Kvasov D.D. Pozdnechetvertichnaya istoriya krupnykh ozer i vnutrennikh morei Vostochnoi Evropy (Late Quaternary History of Large Lakes and Inland Seas in Eastern Europe), Leningrad: Nauka (Publ.), 1975. 279 p. (in Russ.)

10. Lavrushin Yu.A., Spiridonova E.A., Tudryn A., Chalié F., Antipov M.P., Kuralenko N.P., Kurina E.E. and Tucholka P. Kaspii: gidrologicheskie sobytiya pozdnego kvartera (The Caspian Sea: hydrological events of the Late Quaternary). Byull. Komissii po izucheniyu chetvertichnogo perioda. 2014. No. 73. P. 19–51. (in Russ.)

11. Lebedeva M., Makeev A., Rusakov A., Romanis T., Yanina T., Kurbanov R., Kust P., and Varlamov E. Landscape Dynamics in the Caspian Lowlands since the Last Deglaciation reconstructed from the pedosedimentary sequence of Srednaya Akhtuba, Southern Russia. Geosciences. 2018. Vol. 8. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/geosciences8120492

12. Lebedeva M.P., Plotnikova O.O., Varlamov E.B., Churilin N.A., and Romanis T.V. Vliyanie sostava i svoistv khvalynskikh otlozhenii na evolyutsiyu pochv i pochvennogo pokrova volgo-ural’skogo mezhdurech’ya (po rezul’tatam mineralogo-mikromorfologicheskikh issledovanii) (Influence of the composition and properties of khvalynsk deposits on the evolution of soils and soil cover of the volga-ural interfluve (based on the results of mineralogical and micromorphological studies)). Mat-ly 2 nauch. konf. puti evolyutsionnoi geografii. Vol. 2. 2021. P. 527–530. (in Russ.) https://doi.org/10.3390/geosciences8120492

13. Lokhin M.Yu. and Maev E.G. Pozdnepleistotsenovye del’ty na shel’fe severnoi chasti Srednego Kaspiya (Late Pleistocene Deltas on the Shelf of the Northern Part of the Middle Caspian). Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 3. Geografiya, 1990. P. 37–45. (in Russ.)

14. Makshaev R.R. Paleogeografiya Srednego i Nizhnego Povolzh’ya v epokhu rannekhvalynskoi transgressii Kaspiya (Paleogeography of the Middle and Lower Volga Region in during the Caspian Early Khvalyn transgression). PhD Thesis. Moscow: MSU (Publ.), 2019. 160 p. (in Russ.)

15. Millot G. Geology of Clays (weathering, sedimentology, geochemistry). Leningrad: Nedra (Publ.), 1968. 360 p.

16. Moskvitin A.I. Pleistotsen Nizhnego Povolzh’ya (Pleistocene of the Lower Volga region). Trudy Geol. Inst. Moscow: Nauka (Publ.), 1962. Vol. 64. 263 p. (in Russ.)

17. Panin A., Astakhov V., Komatsu G., Lotsari E., Lang J., and Winsemann J. Middle and Late Quaternary glacial lake-outburst floods, drainage diversions and reorganization of fluvial systems in northwestern Eurasia. Earth-Sci. Rev. 2020. Vol. 201. No. 103069. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.103069

18. Panin A.V., Sidorchuk A.Yu., and Ukraintsev V.Yu. The Contribution of Glacial Melt Water to Annual Runoff of River Volga in the Last Glacial Epoch. Water Resources. 2021. Vol. 48. No. 6. P. 877–885. https://doi.org/10.1134/S0097807821060142

19. Passega R. Texture as a characteristic of clastic deposition. AAPG Bulletin. 1957. Vol. 41. P. 1952–1984. https://doi.org/10.1306/0BDA594E-16BD-11D7-8645000102C1865D

20. Pravoslavlev P.A. Materialy k poznaniyu nizhnevolzhskikh kaspiiskikh otlozhenii (Materials for the Knowledge of the Lower Volga Caspian Deposits). Warsaw: Univ. Press (Publ.), 1908. 467 p. (in Russ.)

21. Priklonsky V., Gorkova I., and Oknina N. Inzhenerno-geologicheskie osobennosti khvalynskih glinistykh porod v svyazi s usloviyami ikh formirovaniya (Engineeringgeological properties of Khvalynian clays in the context of environments of their deposition). Trudy laboratorii gidrogeolicheskikh problem. 1956. Vol. 13. P. 1–152. (in Russ.)

22. Rukhin L.B. Osnovy litologii (Basics of lithology). Leningrad: Nedra (Publ.), 1969. 703 p. (in Russ.)

23. Rychagov G.I. Khvalynskii etap v istorii Kaspiiskogo moray (Khvalynian epoch in the history of the Caspian Sea). Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 5. Geografiya. 2014. No. 4. P. 3–9. (in Russ.).

24. Sidorchuk A., Panin A., and Borisova O. Morphology of river channels and surface runoff in the Volga River basin (East European Plain) during the Late Glacial period. Geomorphology. 2009. Vol. 113. P.137–157. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.03.007

25. Svitoch A.A. O prirode khvalynskoi transgressii Kaspiya (About the nature of the Khvalynian transgression of the Caspian Sea). Okeanologiya. 2007. Vol. 47. No. 2. P. 304–311. (in Russ.).

26. Svitoch A.A. and Makshaev R.R. “Shokoladnye” gliny Severnogo Prikaspiya: rasprostranenie, usloviya zaleganiya i stroenie (“Chocolate” clays of the Northern Caspian: distribution, occurrence, and structure). Geomorfologiya. 2015. No. 1. P. 101–112. (in Russ.) https://doi.org/10.15356/0435-4281-2015-1-101-112

27. Svitoch A.A., Makshaev R.R., Rostovtseva Ju.V., Klyuvitkina T.S., Berezner O.S., Tregub T.F., and Homchenko D.S. Shokoladnye gliny Severnogo Prikaspiya (Chocolate clay of the Northern Caspian region). Moscow: Geograficheskiy fakul’tet MSU (Publ.), 2017. 140 p. (in Russ.)

28. Svitoch A.A. and Yanina T.A. Chetvertichnye otlozheniya poberezhii Kaspiiskogo morya (Quaternary deposits of the Caspian sea coasts). Moscow: RASKhN (Publ.), 1997. 268 p. (in Russ.)

29. Toropov P.A. and Morozova P.A. Otsenka kolebanii urovnya Kaspiiskogo morya v epokhu pozdnepleistotsenovogo kriokhrona po rezul’tatam chislennogo modelirovaniya klimata (Evaluation of level variations of the Caspian Sea in the epoch of Late Pleistocene cryochrone by the results of numerical modeling of climate). Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 5. Geografiya. 2011. No. 2. P. 55–61. (in Russ.) https://doi.org/10.31857/S0321059621060134

30. Varushchenko S.I., Varushchenko A.N., and Klige R.K. Izmenenie rezhima Kaspiiskogo morya i besstochnykh vodoemov v paleovremeni (Changes in the Regime of the Caspian Sea and Drainless Water Bodies in Paleotime). Moscow: Nauka (Publ.), 1987. 239 p. (in Russ.)

31. Weaver C.E. The effects and geologic significance of potassium “fixation” by expandable clay minerals derived from muscovite, biotite, chlorite, and volcanic material. American Mineralogist. 1958. Vol. 43. No. 9–10. P. 839–861. https://doi.org/10.1016/0016-7037(67)90060-9

32. Yapaskurt O.V. Litologiya (Lithology). Moscow: Akademiya (Publ.), 2008. 336 p. (in Russ.)