03.03.2021

Раннедокембрийские углеродистые отложения Украинского щита


Углеродистые отложения весьма характерны для докембрия Украины. Они наиболее широко развиты в Побужском и Криворожском районах, менее — в Приазовском и Волынском. Представлены эти отложения двумя ассоциациями пород: 1) графитовыми («черными») сланцами и графитсодержащими гнейсами и сланцами; 2) кристаллическими известняками, доломитовыми и кальцит-доломитовыми мраморами, нередко содержащими неравномерно рассеянное углеродистое (графитовое) вещество. Обычно эти ассоциации пространственно переходят одна в другую. Реже они разобщены как в разрезах, так и по латерали.

Углеродистые образования украинского докембрия в ряде случаев являются полезными ископаемыми. Так, на Украинском щите широко распространены месторождения графита, образующие графитоносные районы — Волынский, Побужский, Криворожский и Приазовский. Углеродистые отложения карбонатного ряда также образуют промышленные месторождения в Побужском, Криворожском и других районах Украинского щита.

Время метаморфизма по изотопному составу углеродистых отложений, фиксирующихся на всех стратиграфических уровнях разреза раннего докембрия Украины, изменяется от 2,9—2,5 до 2,1 —1,7 млрд. лет. Соответственно их возраст варьирует от позднеархейского (днестровскобугская, западноприазовская серии) до ранне- (тетеревская, бугская, криворожская, ингулецкая серии) и средне- (центральноприазовская серия) протерозойского включительно.

В формационном отношении углеродистые отложения раннего докембрия Украины эквиваленты углеродистым, терригенной и карбонатной, формациям фанерозоя. В целом они характеруются пластовой формой залегания, выдержанностью состава по простиранию, постепенными переходами по разрезу от одной разновидности к другой и однородностью макро- и микроструктур в пределах одного пласта или слоя.

Литологически углеродистые отложения первой из указанных ассоциаций представляют собой терригенные, преимущественно псаммитопелитовые и алевритовые осадки с примесью биогенного материала. Породы карбонатной ассоциации являются метаморфизованными аналогами хемогенных и биогенных отложений. Первично-седиментационная природа углеродистых отложений раннего докембрия Украины, как будет показано ниже, подтверждается совокупностью ряда признаков: геологоструктурных, минералого-петрографических, петрогеохимических — и наличием остатков органического происхождения.

В различных районах Украинского щита углеродистые отложения значительно различаются по литологическому составу пород и особенностям залегания. В Побужском районе они приурочены к генейсовым толщам преимущественно бугской и в меньшем объеме днестровскобугской серий, где представлены графитсодержащими гнейсами и карбонатными породами. Эти породы выполняют синклинальные структуры различного порядка, среди которых наиболее крупные — Завальевская, Хащеватская, Кошаро-Александровская, Красногорская и др. В ядрах этих структур залегают карбонатные породы, а на крыльях — различные по составу гнейсы, кварциты и другие метаобразования. Углеродистые отложения не образуют в районе крупных полей, а залегают среди чарнокитов, гранитоидов и мигматитов в виде разобщенных тел, полос, прослоев и линз, длина которых не превышает 20 км при максимальной ширине до 3 км. Гнейсово-сланцевая группа углеродистых пород представлена графит-биотитовыми, графит-хлоритовыми и графитовыми сланцами и гнейсами, связанными между собой постепенными переходами и отличающимися одни от других преобладанием определенного породообразующего минерала. Макроскопически эти породы серые и светло-серые, равномерно-мелкозернистые, отчетливо сланцеватые и тонкополосчатые, характеризующиеся преимущественно лепидогранобластовой структурой. Для них типично наличие графита, содержание которого изменяется от 6—10 до 15—20%. Графит равномерно рассеян в породе и реже образует скопления и гнезда неправильной формы. В целом углеродистые отложения этой группы составляют графитоносную толщу, к которой в Среднем Побужье приурочены Завальевское, Кошаро-Александровское, Хащеватское, Люшневатское и другие месторождения графита. Наиболее крупное из них — Завальевское месторождение крупночешуйчатого графита, являющееся главным поставщиком этого сырья для промышленности России.

Карбонатные породы Побужья известны во многих местах, однако наиболее представительны они в окрестностях сел Хащеватого и Завалья, где слагают ядра одноименных синклиналей. Это — кристаллические известняки, характеризующиеся четко выраженной полосчатой текстурой с чередованием существенно карбонатных (доломитовых) и карбонатно-силикатных прослоев. Мощность прослоев изменяется от 2—3 мм до 20—30 см, реже 5—10 м. В составе силикатных прослоев фиксируются наряду с кальцитом и доломитом гранат, пироксен, оливин, флогопит. Для карбонатных пород в целом характерен графит. На контакте с гнейсами в толще карбонатных пород появляются прослои и пачки графит-, гранат- и силлиманитсодержащих гнейсов, что указывает на смену условий седиментации в геосинклинальном бассейне.

В Криворожском районе углеродистые отложения представлены также двумя упомянутыми выше ассоциациями. Графитовые и графитсодержащие сланцы и гнейсы встречаются в криворожской и ингуленкой сериях, где они тесно связаны с карбонатными отложениями. В ингулецкой серии — это графит-биотитовые, графит-силлиманит-биотитовые и графитовые гнейсы и сланцы, доломитовые и кальцит-доломитовые мраморы, образующие полосы различной ширины и протяженности, преимущественно субмеридионального простирания. В районе с. Петрова эти углеродистые отложения образуют графитоносную толщу, известную по описаниям связанного с ней Петровского месторождения графита. Содержание графита в гнейсах этого месторождения изменяется от 2 до 23%.

В пределах Криворожско-Кременчугской полосы развиты преимущественно графитовые сланцы (кварц-серицит-графитовые, кварц-карбонат-биотитовые), переслаивающиеся с карбонатными породами и графитсодержащими гнейсами. Содержание графита в них в среднем составляет 6—7%. Карбонатные породы этого района более ограниченны по площади в сравнении с гнейсами и сланцами. Однако они образуют иногда крупные локальные скопления, приуроченные главным образом к средней подсвите верхней свиты криворожской серии. Эта подсвита сложена графит-кварц-слюдистыми сланцами и доломитовыми мраморами, максимальная мощность которых достигает в районе рудника им. Фрунзе 500 м, и прослеживается по простиранию до 1 км. Карбонатные породы здесь перекрыты толщей сланцев, существенно обогащенных графитом и получивших благодаря этому название «углистые» сланцы. Полоса углеродистых отложений прослеживается практически на всем протяжении Криворожско-Кременчугской зоны (в Правобережном и Кременчугском ее районах), характеризуясь устойчивой мощностью (до 200—300 м) и составом. Минеральный состав карбонатных пород Криворожья довольно однообразен: доломит с незначительной примесью кальцита, кварц, хлорит и мусковит. Однако карбонатные породы Петровского месторождения графита имеют более сложный состав — кальцит-форстеритовый и кальцит-форстерит-тремолитовый, что, скорее всего, обусловлено процессами скарнирования толщи, которым подвергнуты все без исключения карбонатные породы Украинского щита.

Углеродистые отложения Приазовского района представлены графитовыми, графит-биотитовыми и графит-гранат-биотитовыми гнейсами, графитовыми сланцами и карбонатными породами, входящими в состав центральноприазовской серии. Подобно рассмотренным выше районам, эти отложения здесь также не образуют крупных полей, а наблюдаются в основном в различной величины останцах среди гранитоидов и мигматитов. В отдельных случаях содержание графита в них достигает промышленных значений. Наиболее известным из разрабатываемых месторождений графита является Старокрымское, содержание полезного компонента в котором доходит до 6—20%.

Карбонатные породы Приазовья существенно изменены метаморфизмом и наложенными процессами — до силикатно-карбонатных сланцев и кальцифиров. Они встречаются в основном совместно с гнейсами. Наиболее мощные толщи этих пород известны в пределах Мариупольского железорудного месторождения и в Западном Приазовье.

В Волынском районе углеродистые отложения являются существенной составной частью нижнепротерозойской тетеревской серии, наиболее представительный разрез которой известен в пределах Кочеровского синклинория. Нижняя, станишовская (городская) свита серии сложена наряду с другими разновидностями графитовыми и графитсодержащими сланцами и гнейсами, среднее содержание графита в которых составляет около 5%. Залегающая выше кочеровская свита, существенно отличаясь по составу от подстилающей, сложена карбонатными породами, представленными доломитовыми и кальцит-доломитовыми мраморами, силикатно-карбонатными сланцами и кальцифирами. Эти образования выполняют ядро Кочеровского синклинория, достигая мощности до 300—600 м. Наиболее крупные месторождения карбонатных пород в Волынском районе известны вблизи сел Негребовка и Березцы.

Из приведенного краткого обзора распространения углеродистых отложений очевидно, что на всей площади Украинского щита они в целом аналогичны или близки по составу, текстурно-структурным особенностям, структурно-геологической позиции в разрезе докембрия. Породы первой из рассмотренных ассоциаций согласно реконструкциям, выполненным в разное время для различных районов докембрия Украинского щита, представляют собой метаморфизованные терригенные (преимущественно алевритовые и псаммит-пелитовые) осадки, первоначально обогащенные остатками докембрийских организмов, которые в дальнейшем преобразовались в графит. Наиболее полно органические остатки были изучены в углеродистых отложениях Криворожско-Кременчугского и Западно-Ингулецкого районов. Среди них определены: синезеленые водоросли Oscillatorites wernadskii Schep., О. compactus Snezh. et Rask., Lyngbiopsis intertexta Snezh. et Rask., L. ambigolaevis Snezh. et Rask., Romerties arcuarus Snezh. et Rask., Corycium oligomerum Biel, et Mord., Protospyra strygini Vologd., красные водоросли Shuiana praefulgida Snezh., сфероморфиды Protoshaeri-dium densum Tim., P. Iaccatum Tim., P. jlexuosum Tim., Zonosphaeridium crassum Tim., Stictosphaeridium sp., Synsphaeridium sp., органические пленки Laminarites, Contextum Andr. и микрофитолиты. Последние представлены следующими формальными видами: Solisus zonata Snezh., S. composites Snezh., Osagia sacsaganica Snezh., Granulites globes Snezh. и Follicularites gloecapsa Snezh.

Таким образом, углеродистые отложения характеризуются разнообразным комплексом органических остатков — синезеленых водорослей, сфероморфид и различных микрофитолитов. Они позволяют не только уверенно диагностировать первичную природу этих пород, но и проводить межрегиональную корреляцию разрезов углеродистых отложений и ассоциирующих с ними пород.

Весьма показательны для рассматриваемых отложений соотношения различных форм углерода. Графитовые и «черные» сланцы, занимая около 0,5—0,6% общей площади Украинского щита, концентрируют в себе примерно 10% углерода, содержащегося в породах этого региона. При этом соотношение углерода органического и углерода карбонатного в этих гнейсах и сланцах приближается к девяти. В целом же на долю метаосадочных глинистых и глинисто-песчаных отложений, развитых на 13,3% площади щита, приходится 43,6% всего углерода, который предполагается во всех породах щита.

Наличие в породах ископаемых органических остатков существенно влияет на величину кахигеновой составляющей углерода. Так, в графит-карбонатной породе, содержащей остатки синезеленых водорослей и онколитов, среднее значение кахигеновой составляющей углерода (Сках = 0,6%) в 10 раз выше по сравнению с породой аналогичного состава, но не содержащей органических остатков. Это еще раз свидетельствует о том, что углеводородная (кахигеновая) составляющая углерода имеет органическую биогенную природу.

В углеродистых породах, содержащих органические остатки, наблюдается значительная корреляция содержаний углерода графитового и углерода кахигенового. С геохимической точки зрения интересно, что с ними сопоставляются также содержания многих малых элементов, в частности молибдена, ванадия и реже — мышьяка, меди, свинца. Сопоставив это с геохимическим обликом фанерозойских черносланцевых формаций, в которых биогенная природа углерода не вызывает сомнений, можно утверждать, что графитовое вещество исследованных метаосадочных пород докембрия также является биогенным. В свою очередь, содержание карбонатного углерода почти повсеместно обнаруживает сходство с содержанием стронция, что в совокупности с изотопными данными по углероду доломитов свидетельствует в пользу хемогенно-биогенного происхождения карбонатной составляющей пород изученных докембрийских углеродистых формаций Украинского щита.

Таким образом, рассмотренные углеродистые отложения, являющиеся характерными породами украинского докембрия, представляют собой преимущественно первично-биогенные образования, сыгравшие вполне определенную роль в формировании континентальной коры Украинского щита.





Яндекс.Метрика