07.03.2021

Особенности картирования и литолого-стратиграфического изучения метаморфических комплексов


Приазовский кристаллический массив представляет собой очень сложное сооружение, в западной и центральной частях которого преобладают метаморфические комплексы архея, а в восточной — интрузивные породы протерозоя.

До недавнего времени образование пестрых по составу метаморфических комплексов центрального Приазовья (западная и центральная части массива) объяснялось проявлением пяти крупных тек-тономагматических циклов. Считалось, что многочисленные интрузии основных пород и гранитов днепровского и житомирского типов обусловили интенсивную мигматизацию и гранитизацию вмещающих пород.

Большой фактический материал, собранный при проведении геологосъемочных и геофизических работ, позволяет в настоящее время считать, что все многообразие метаморфических комплексов Приазовской части Украинского щита связано с интенсивным региональным метаморфизмом материнской осадочно-вулканогенной толщи в период архейской складчатости.

В стратиграфической схеме треста Артемгеология среди метаморфических пород архея Приазовья различают гнейсовую серию и мигматито-гранитоидный комплекс.

Гнейсовая серия объединяет в своем составе амфибол-пироксен-биотит-плагиоклазовые, гранатовые, графитовые, силлиманитовые, кордиеритовые и корундовые гнейсы, амфиболиты и габбро-амфиболиты (мета- и ультрабазиты), пироксен-магнетитовые и полевошпатовые кварциты, кристаллические известняки и скарноиды.

Эти породы образовались в процессе регионального метаморфизма первичной осадочно-эффузивной толщи в условиях перехода от амфиболитовой к гранулитовой фации. Они сохранились среди образований мигматит-гранитоидного комплекса в виде согласных линзовидных пачек и прослоев.

Образование пород мигматит-гранитоидного комплекса связано с интенсивным проявлением процессов ультраметаморфизма (анатексиса, палингенеза, мигматизации и гранитизации), наложенных на осадочно-метаморфизованные толщи всей площади региона в этапы интенсивных складчатых движений. Этим объясняется широкое развитие в центральном Приазовье обширных полей мигматитов, вмещающих синкинематические интрузии анатектических, палингенных и реоморфических гранитоидов.

Высокие стадии метаморфизма и интенсивные деформации значительно изменили структурные, текстурные и литологические признаки материнских осадочных пород за исключением редких сохранившихся элементов ритмичности и слоистости в кристаллических известняках и некоторых типах гнейсов и мигматитов.

Полевые наблюдения над текстурными и структурными особенностями метаморфических образований, их петрографическое, литологическое изучение и выявление определенных парагенетических ассоциаций позволяют в первом приближении восстановить состав материнских пород. Так, среди них выделены пелитовые (биотитовые гнейсы и мигматиты, полевошпатовые кварциты, некоторые гранитовые породы), карбонатные и доломитовые (кристаллические известняки), углистые (графитовые гнейсы), глиноземистые (силлиманитовые, кордиеритовые и гранатовые гнейсы), железистые (пироксен-магнетитовые кварциты) осадки и пластовые тела вулканогенных пород (амфиболиты, габбро-амфиболиты, часть гнейсов основного состава).

При геологической съемке центрального Приазовья в составе метаморфических комплексов установлены достаточно надежные опорные горизонты, представленные кристаллическими известняками, графитсодержащими гнейсами и пироксен-магнетитовыми кварцитами.

Выделение в составе метаморфических комплексов опорных горизонтов позволило нам применить в процессе картирования методику съемки, в основу которой положен принцип увязки и прослеживания разрезов с дальнейшей реставрацией структурных форм и стратиграфической последовательности.

Однако при проведении геологосъемочных работ выявилось, что возможность сопоставления разрезов метаморфических пород во многом зависит от степени сложности складчатых структур докембрия Корреляция всего фактического материала указывает на существование в Приазовье наряду с линейной складчатостью широко развитых куполовидных структур, которыми, как известно, определяется главная тектоническая специфика высокометаморфизованных толщ архея.

В Приазовье наиболее четко выделяются две фазы пластических деформаций, относящихся к одному и тому же орогеническому циклу: 1) древняя фаза складчатости северо-западного простирания и 2) наложенные купольные формы.

Структура первой фазы деформации сохранилась лишь в местах, не затронутых ростом куполов, и представляет собой первый план деформации. На исследуемой площади наиболее крупной складкой, относящейся к первой фазе деформаций, является Центрально-Приазовская синклиналь, ось которой имеет меридиональное направление. Складка имеет асимметричное строение и крутое падение крыльев.

Второй план характеризуется вертикальными перемещениями высокометаморфизованного материала в виде колонн и куполов. В литературе подобные структуры известны под названием «гранито-гнейсовых куполов».

Основную роль при формировании куполов большинство исследователей отводит мобилизации гранитного и мигматитового материала, образованного частичным расплавлением метаморфического субстрата и метасоматозом. Роль глубинных процессов второй фазы сказалась в сильном размягчении пород и потере ими свойств жесткости и прочности; в отдельных местах происходил подъем материала в виде куполообразных тел.

В процессе структурных построений на геологических картах Приазовья вырисовались три крупных купола. Однако некоторые участки этих куполов из-за слабой обнаженности недостаточно обоснованы фактическим материалом. Последующее использование геофизических материалов позволило определить не только направление слоистости и сланцеватости мигматитов и гнейсов на закрытых участках, но и выявить неизвестные ранее купола в местах, где геологические данные были явно недостаточными.

Купольные структуры характеризуются своеобразными формами и внутренним строением, позволяющими отличать их от более древних складчатых образований. Они не сочленяются друг с другом и в плане образуют различно ориентированные замкнутые овалы, иногда несколько усложненные в краевых частях. Характерной особенностью внутреннего строения куполов является крутое падение (свыше 70°) полосчатости и сланцеватости в гнейсах и мигматитах во всех частях овала, а также крутое погружение линейноориентированных минералов.

Эти факты достаточно однозначно указывают на вертикальную транспортировку материала в период пластического течения.

Купольные структуры по характеру внутреннего строения и вещественного состава метаморфических пород существенно отличаются друг от друга. Так, например, в центральных частях крупного Елисеевского купола развиты главным образом гранодиориты анатектического происхождения и в меньшей степени — гнейсы и мигматиты.

Другой крупный купол — Куйбышевский — вытянут в широтном направлении в форме овала размером 45x35 км. Как и вмещающие породы, эта структура сложена гнейсо-мигматитовым комплексом с четко развитыми по периферии купола полосчатостью и сланцеватостью. Эти ориентированные текстуры образуют широкий пояс с крупным S-образным изгибом в центральной его части.

Наличие изгиба можно объяснить следующим образом. Сопротивление вмещающих пород поднятию пластичной массы вызвало по периферии купола значительную переориентировку гнейсов и мигматитов, в то время как центральные участки не были вовлечены в процесс переориентировки и сохраняли текстуру, свойственную более древней изоклинальной складчатости. Однако при росте купола внутренняя его часть оказалась вовлеченной в процесс пластического течения вверх, а затем была оторвана от общей первоначальной складчатой структуры и причудливо изогнута.

В зонах переориентировки субстрата происходило полное уничтожение всех первичных признаков стратификации, что следует учитывать при изучении разрезов метаморфических пород.

Зарождение и поднятие крупных купольных структур Приазовья сопровождалось мелкими местными движениями в пластической среде, что послужило причиной роста мелких куполов диаметром 2—3 км. Эти структуры имеют все характерные черты крупных куполов (крутые падения полосчатости и сланцеватости, наличие зон переориентировки) и обычно усложняют последние. Форма мелких куполов овальная или неправильная. Несколько таких куполов установлено в центральных частях Приазовской синклинали (рис. 1) при геологической съемке и геофизических исследованиях.
Особенности картирования и литолого-стратиграфического изучения метаморфических комплексов

Породы, слагающие мелкие купола, представлены гнейсами, мигматитами и анатектическими гранитами. Границы каждой такой структуры прослеживаются по угловым несогласиям с общим региональным простиранием гнейсово-мигматитового комплекса.

Наличие в складчатом фундаменте центрального Приазовья наложенных и усложняющих структур позволяет считать, что увязка разрезов и прослеживание отдельных горизонтов пород гнейсовой серии возможны только в пределах отдельных складок и куполов. Так, например, в крыльях Центрально-Приазовской синклинали изучен достаточно полный разрез пород гнейсовой серии, содержащий опорные горизонты. Во внутренних частях Куйбышевского купола разрезы гнейсов и мигматитов разобщены по площади и прерывисты по простиранию. На участке Елисеевского купола опорные разрезы совершенно отсутствуют, а породы гнейсовой серии встречаются среди образований мигматит-гранитоидного комплекса в виде единичных прослоев. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что на площади Центрального Приазовья для каждого отдельного участка нужно применять свою методику картирования метаморфических комплексов.

Это обстоятельство значительно сужает возможности прямой корреляции разрезов в метаморфических породах Приазовья и выдвигает ряд новых особенностей картирования и расшифровки структур с помощью комплекса различных методов.

Картирование метаморфических комплексов Приазовья должно развиваться в настоящее время, очевидно, по трем следующим основным направлениям:

1. Структурное картирование в комплексе с детальными геофизическими работами.

2. Картирование и стратиграфическое расчленение методом изучения и сопоставления разрезов, не затронутых процессами переориентировки.

3. Реконструкция главных этапов первичного осадконакопления путем снятия метаморфизма и выяснение перспектив на полезные ископаемые, генетически связанные с метаморфическими комплексами.

К настоящему времени наибольшее количество материалов по сопоставлению разрезов метаморфических пород накоплено при изучении крыльев Центрально-Приазовской синклинали. Здесь устанавливаются достаточно полные разрезы пород гнейсовой серии.

В пределах западного крыла синклинали разрезы пород гнейсовой серии шириной до 1,5 км обнажаются по рекам Берды, Темрюка и Каратюка. В ряде разрезов выделены опорные горизонты и зафиксирована последовательность переслаивания и чередования типичных пород. Так, в среднем течении р. Берды между хуторами Сачки и Гуржиев в разрезе пород гнейсовой серии выделены следующие опорные горизонты (с востока на запад): пироксен-магнетитовые кварциты, гранат-биотитовые и силлиманит-гранат-биотитовые гнейсы, полевошпатовые кварциты («могила Богдан») и несколько пачек графитсодержащих гнейсов.

Характер чередования пачек полевошпатовых кварцитов, графитсодержащих и гранатовых гнейсов по р. Каратюку обнаруживает большое сходство с пачками по рекам Берде (рис. 2) и Темрюку.

Часто при полевой работе приходится наблюдать лишь фрагменты разрезов, в которых удается уловить характерные закономерности, выявленные в главных разрезах. Так, например, в общих чертах хорошо увязываются фрагменты разрезов, содержащие кристаллические известняки, рек Темрюка («могила Вислая») и Берды (свх. им. Кирова).

Сопоставление разрезов позволило проследить всю толщу пород нейсовой серии, окаймляющую с запада Центрально-Приазовскую структуру.

В пределах восточного крыла описываемой структуры кристаллические породы обнажены слабее, однако и здесь в районе сел Малая Янисоль, Старый Крым и хут. Перемога в разрезе пород гнейсовой серии встречены кристаллические известняки, графитовые, гранатовые и гранат-силлиманит-биотитовые гнейсы. По этим опорным горизонтам разрезы западного и восточного крыльев синклинали достаточно хорошо увязываются.

Прослеживание пород гнейсовой серии имеет большое значение как для выполнения обоснованных структурных и стратиграфических построений, так и для проведения целенаправленных поисков метаморфогенных полезных ископаемых, связанных с гнейсовой серией (графит, железистые кварциты, гранат, корунд, силлиманит, вермикулит и др.).

Увязка разрезов крыльев Центрально-Приазовской структуры дает основание полагать, что мелкие разрозненные графитовые месторождения рек Берды, Каратюка и Темрюка принадлежат единому горизонту графитовых гнейсов.

В пределах всей гнейсовой полосы, окаймляющей Центрально-Приазовскую синклиналь, известно много проявлений силлиманита, графита, граната, железа и вермикулита. Перспективность этих полезных ископаемых окончательно выяснится после полной расшифровки и увязки всех разрезов.

В последние годы появились данные, указывающие на наличие пород гнейсовой серии и в осевой части Центрально-Приазовской структуры, где расположено Мариупольское осадочно-метаморфическое месторождение железа, генетически связанное с гнейсовой серией архея.

Многие скважины на месторождении встретили части разрезов пород гнейсовой серии, сходные по последовательности чередования петрографических разновидностей и наличию опорных горизонтов с участками разрезов западного крыла синклинали. Так, скважинами среди гнейсов и мигматитов встречены кристаллические известняки, графит- и гранатсодержащие породы.

Структура участка Мариупольского месторождения очень сложна, и для ее расшифровки, по нашему мнению, необходимо произвести увязку разрезов профилей скважин.

Установленное в настоящее время сходство разрезов пород гнейсовой серии на крыльях складки и в ее осевой части позволяет сделать ряд предположений, подлежащих проверке:

1. Крылья Центрально-Приазовской синклинали и участок Мариупольского месторождения сложены единой гнейсовой толщей. Наличие этой толщи в центральных частях синклинали может быть объяснено местным антиклинальным поднятием.

2. На крыльях синклинали и в ее центральной части встречены гнейсовые толщи, по ряду признаков сходные друг с другом и характеризующие ритмичность архейского осадконакопления.

Решение этих вопросов позволит выбрать наиболее рациональную методику разведки месторождения и поисков новых рудопроявлений.

К настоящему времени предприняты лишь первые попытки изучения и увязки разрезов. Необходимо проведение широких исследований по структурному и литолого-стратиграфическому расчленению сложных метаморфических комплексов архея Приазовья для чего в ближайшем будущем следует предусмотреть соответствующие объемы профильного бурения и тематических работ.





Яндекс.Метрика