Опыт детального геологического картирования докембрийских образований Западного Приазовья

Необходимость применения литолого-стратиграфических методов при картировании глубокометаморфизованных пород древнейших складчатых сооружений в настоящее время ни у кого не вызывает сомнений. Применение таких методов дает возможность не только произвести стратиграфическое расчленение метаморфических толщ, но и в ряде случаев воссоздать первоначальную картину осадконакопления и магматизма. Подобный результат может быть итогом весьма детальных наблюдений при проведении геологической съемки и последующих трудоемких петрографических, геохимических, минералогических, физико-химических и других исследований.

Основным условием применения литолого-стратиграфических методов геологического картирования является наличие в метаморфических породах признаков их осадочного происхождения. Такие признаки в большинстве случаев выявить весьма трудно. На территории Западного Приазовья мы не смогли установить таких отчетливых признаков первичноосадочного происхождения широко развитых здесь архейских пород, как косая слоистость, знаки ряби, конгломераты, обломочные или оолитовые структуры.

В гнейсах и мигматитах Западного Приазовья повсеместно наблюдаются полосчатые текстуры. Однако, отмечая полосчатость в мигматизированных мета- и ультрабазитах (т. е. породах явно магматического происхождения, рис. 1, 2) и наблюдая появление полосчатости вблизи горнблендитовых даек (причем эта новая полосчатость, как установлено А.С. Иванушко, может сечь под прямым углом существовавшую ранее), а также вблизи сместителей небольших разрывов, мы не вправе по полосчатости гнейсов восстанавливать первичную слоистость осадочных пород.

Породы, рассматриваемые многими исследователями как первичноосадочные, такие, как кварциты, железистые кварциты, гранат-силлиманитовые и графитовые гнейсы и доломитовые мраморы, развиты в Западном Приазовье в виде маломощных быстро выклинивающихся по простиранию тел и линз, заключенных в гнейсо-мигматитовую толщу, отличающуюся сравнительно небогатым минералогическим составом и значительным разнообразием текстурно-структурных особенностей.

Изучение этих особенностей, сопоставление свойств минералов одинаковых по составу гнейсов, оконтуривание и прослеживание гнейсов, сходных между собой по целому ряду признаков, — вот главная задача, которая должна быть поставлена на первом этапе изучения зон ультраметаморфизма. Другими, словами, на данном этапе изучения составляется петрографическая карта, а при тщательном сборе материала по характеру залегания установленных петрографических разностей гнейсов, их взаимоотношения друг с другом и с магматическими породами, выявления и прослеживания разрывов — геолого-петрографическая карта. И только после составления такой карты, после достаточно четкого выявления пространственного размещения в пределах региона тех или иных типов архейских образований можно, на наш взгляд, переходить к решению основных геологических вопросов — стратиграфии, тектоники и металлогении.

Учитывая особенности Западного Приазовья, выражающиеся прежде всего в сложности геологического строения, глубоком метаморфизме и гранитизации архейских пород и весьма плохой обнаженности (выходы докембрийских пород занимают 1,5% территории), считаем целесообразным применить следующий порядок составления геологопетрографической карты.

I. Детальное картирование открытых участков, в результате которого составляется схематическая геологическая карта масштаба

1:10 000 или 1:5 000. Картирование возможно проводить без инструментальной привязки обнажений. Удовлетворительная точность нанесения геологических элементов (границ, контактов, пластов, сместителей разрывов и др.) достигается путем использования аэрофотоматериалов и крупномасштабной топоосновы.

Целесообразность проведения такого выборочного картирования вызвана, во-первых, значительной сложностью тектоники метаморфических комплексов, разнообразием петрографического состава обнажающихся пород (образования различного петрографического состава и генезиса часто сменяют друг друга на протяжении нескольких десятков метров), во-вторых, необходимостью создания сетки детально откартированных участков, являющихся опорными для постановки дальнейших съемочных работ в пределах закрытой части территории.

Поскольку открытые участки имеют линейную конфигурацию (приурочены к долинам рек и балок), в результате их картирования изученная территория оказалась покрытой сетью опорных полос. Интерполяция между этими опорными полосами на данном этапе изучения позволила построить геолого-петрографическую схему площади масштаба 1:25 000. При построении схемы произведено тщательное изучение вещественного состава всех петрографических разностей, выяснены взаимоотношения между ними, по каждой опорной полосе построены и сопоставлены между собой разрезы.

II. Второй этап охватывает работы по интерпретации геофизических материалов с использованием геолого-петрографической схемы. Детальная магниторазведка и гравиметрическая съемка позволяют оконтурить установленные в пределах открытых участков типы метаморфических и магматических пород, проследить эти породы в промежутках между полосами, наметить некоторые складчатые и разрывные структуры. Сопоставление данных интерпретации геофизических аномалий с результатами геологического картирования опорных полос позволяет сделать следующие выводы:

1. В подавляющем большинстве случаев простирание осей положительных и отрицательных магнитных аномалий совпадает с простиранием полосчатости гнейсов и мигматитов, контактовых плоскостей, разделяющих отличные по петрографическому составу породы, например, биотитовые гнейсы и амфиболиты, а в ряде случаев также с простиранием сместителей разрывов.

2. Положительные магнитные аномалии, как правило, приурочены к телам (или зонам насыщения) железистых кварцитов, амфиболитов, ультрабазитов, диоритов, двупироксеновых и биотит-амфиболовых гнейсов. Отрицательные или слабоположительные аномалии пространственно совпадают с участками развития мелкозернистых биотитовых гнейсов, мигматитов, анатектических гранитов, аплитов и пегматитов. В ряде случаев на первый взгляд одни и те же породы, например биотитовые полосчатые гнейсы, создают аномалии различной интенсивности. Детальное минералогическое изучение различных по магнитности гнейсов позволило установить довольно отчетливые различия между ними. Так, биотитовые гнейсы балки Белой и р. Сосикулака отличаются не только по интенсивности магнитных полей над ними, но и по содержанию акцессорного магнетита, по оптическим свойствам биотита и других минералов.

3. Положительные гравитационные аномалии приурочены к массивам диоритов и габбро-диоритов. Гравиметровая съемка оказывает значительную помощь при оконтуривании массивов измененных (калишпатизация, хлоритизация) гнейсо-диоритов. Так, например, Северо-Обиточненский и Центрально-Обиточненский массивы измененных гнейсо-диоритов не вызывают аномалий магнитного поля, но прекрасно оконтуриваются по данным гравиразведки. В подавляющем же большинстве случаев аномалии силы тяжести и магнитного поля совпадают между собой.

4. Детальная магнитометрия в комплексе с дешифрированием аэрофотоматериалов дает возможность проследить большинство крупных разрывов, секущих складчатые структуры кристаллического фундамента. Разрывы, как правило, устанавливаются по смещению аномалий, резким поворотам осей аномалий в пределах определенной линейно вытянутой зоны, резким изменениям интенсивностей и затуханиям аномалий. Согласные со складчатыми структурами разрывы, характеризующиеся значительными изменениями метаморфических пород вдоль сместителей, вызывают отрицательные узкие протяженные аномалии магнитного поля.

Крупные тектонические трещины, выполненные габбро-диабазами, прослеживаются в магнитном поле в виде узких четко положительных аномалий. Например, южнее балки Белой и в с. Обиточная дайка габбро-диабазов прослежена по данным магнитометрии с последующим подтверждением бурением на расстоянии около 15 км (рис. 3, 4).

5. По данным магниторазведки в ряде случаев представляется возможность определить направления падения отдельных линз и пачек метаморфических пород.

По результатам интерпретации геофизических данных в комплексе с дешифрированием аэрофотоснимков и дальнейшей обработкой материалов детального картирования опорных полос составляется схематическая геолого-петрографическая карта изученной территории. Последующие горно-буровые работы ведутся в направлении подтверждения установленных полей развития пород определенного состава, а также выявленных складчатых и разрывных структур. При этом, как правило, и отмеченные поля развития, и структуры, установленные и оконтуренные по геофизическим данным, хорошо подтверждаются.

Имея подобную геолого-петрографическую карту, четко представляя господствующие структуры в пределах изученной площади и располагая сведениями о взаимоотношениях между разнообразными метаморфическими и магматическими породами, можно попытаться воссоздать картину метаморфизма первичных пород, снять наложенный метаморфизм, или другими словами — перейти к литолого-стратиграфическому анализу имеющегося материала.

В результате детального геологического картирования обнаженных участков и тщательного анализа характера магнитного и гравитационного полей у нас сложилось следующее представление о структуре кристаллического фундамента территории Западного Приазовья.

Центральную часть этой территории занимает Лозоватский антиклинорий, ось которого проходит в субмеридиональном направлении примерно по линии Ново-Алексеевка — Черниговка. Форма антиклинория гребневидная; ширина его не превышает 15—20 км.

Лозоватский антиклинорий очень четко выделяется на магнитометрических картах. Ему соответствует положительное магнитное поле, расчлененное на целый ряд линейно вытянутых аномалий различной интенсивности (от 500 до 1400 гамм). Простирание аномалий преимущественно север-северо-западное, близкое к меридиональному. Почти так же отчетливо выделяется эта крупная структура и по характеру гравитационного поля. В полосе Цриазовское — Черниговка — Басань намечается хорошо выраженный гравитационный максимум, наличие которого позволило П.Т. Собакарю выделить Басанско-Приазовскую систему приподнятых блоков, которая в общем совпадает с выделяемым нами Лозоватским антиклинорием.

Антиклинальный характер этой структуры подтверждают и структурные элементы в обнажениях. В пределах западного крыла антиклинория направление падения полосчатости гнейсов и мигматитов и контактовых плоскостей согласных с гнейсами тел амфиболитов и кристаллических сланцев преимущественно западное, на восточном же крыле резко преобладают восточные падения. Углы падения, как правило, крутые (до 70—85°).

Косвенным доказательством положительного характера описываемой структуры может служить и степень метаморфизма слагающих ее пород. Как правило, для них характерна гранулитовая фация метаморфизма, в то время как за пределами Лозоватского антиклинория породы метаморфизованы преимущественно до амфиболитовой фации.

С востока и запада Лозоватский антиклинорий граничит с двумя крупными отрицательными структурами — Обиточненским и Корсак-ским синклинориями. Форма Обиточненского синклинория округлая, блюдцеобразная. Ширина его превышает 35 км. Он в свою очередь распадается на целый ряд синклинальных и антиклинальных структур, в общем повторяющих своей формой форму структур первого порядка (узкие гребневидные антиклинали и овальные блюдцеобразные синклинали). Ширина синклиналей колеблется в пределах 7—10 км, антиклиналей — не превышает 4—5 км.

По данным магнитометрических съемок, синклиналям отвечают отрицательные (до -200 гамм) или слабоположительные (150—200 гамм) магнитные поля. Аномалии с отчетливой линейной ориентировкой и хорошо выдержанными простираниями здесь, как правило, отсутствуют. В пределах антиклинальных перемычек интенсивность магнитного поля повышается до 300—500 гамм, появляются линейные четко ориентированные аномалии.

Углы падения крыльев синклиналей, как правило, крутые (до 75—85°); такое же падение характерно для антиклинальных перемычек. В центральных частях синклиналей преобладают пологие падения (15—30°).

Синклинали и антиклинали в свою очередь сложены более мелкими складками третьего и более высоких порядков, размах крыльев которых измеряется десятками и первыми сотнями метров. Довольно широко развита микроскладчатость, особенно характерная для мигматитов. Корсакский синклинорий входит в пределы закартированной площади только своим восточным крылом; в общем он еще недостаточно изучен. Можно лишь отметить относительно выдержанное ССЗ простирание слагающих его пород и вызываемых ими магнитных аномалий и явное преобладание юго-западного падения структурных элементов при заметном выполаживании углов в направлении с востока на запад (от 80—85° до 30—45°).

Складчатые структуры интенсивно усложнены нарушениями разрывного характера. Обилие разрывов и значительные смещения по ним придают кристаллическому фундаменту закартированной площади мозаичный характер. Резко преобладают северо-восточная и северо-западная системы разрывных нарушений. Разрывы северо-восточного направления, ориентированные вкрест простирания складчатых структур, выявляются, как правило, значительно легче, в связи с чем в процессе картирования создается впечатление о их господствующей роли в разрывной тектонике. Менее четко выражена система субширотных разрывов, приуроченных преимущественно к южной части описываемой площади и связанных, очевидно, с прогибанием кристаллического фундамента по границе с Азово-Кубанской депрессией.

В процессе геологического картирования было установлено, что комплексы пород, принимающие участие в строении антиклинальных и синклинальных складок, заметно отличаются друг от друга. Прежде всего, обратило на себя внимание закономерное распределение в разрезе архейской гнейсовой толщи пород, вероятнее всего, осадочного происхождения, таких, как кварциты, железистые кварциты, силлиманитовые, гранат-биотитовые и графитовые гнейсы, доломитовые мраморы. Оказалось, что сравнительно маломощные линзы и пачки перечисленных пород приурочены почти исключительно к довольно однообразной толще тонкополосчатых мелкозернистых биотитовых гнейсов, которые наряду с биотитовыми мигматитами преобладают на площади Обиточненского и Корсакского синклинориев. Этот комплекс пород, отличающийся определенными литолого-петрографическими особенностями и характеризующийся вполне определенной структурной приуроченностью, был выделен нами в самостоятельную корсак-шовкайскую серию.

Явно отличается по составу комплекс пород, приуроченных к центральной части Лозоватского антиклинория и выделенный нами условно под названием лозоватской серии. Это преимущественно двупироксеновые, пироксен-биотитовые, амфибол-биотитовые и биотитовые гнейсы, чарнокиты и двупироксеновые кристаллические сланцы. Биотитовые гнейсы отличаются от сходных с ними по составу гнейсов корсак-шовкайской серии большей крупностью зерен и характеристикой биотита. Для этого комплекса пород весьма характерны порфиробластические мигматиты по биотитовым и амфибол-биотитовым гнейсам. Мощность лозоватской серии достигает 7—10 км. Принимая во внимание структурное положение лозоватской серии (центральная часть Лозоватского антиклинория), мы считаем ее более древней. Широкое развитие в ее составе пироксенсодержащих гнейсов, основных кристаллических сланцев и местами чарнокитов, вероятно являющихся метаморфизованными архейскими вулканогенными породами, позволяет нам выделить породы этой серии в самостоятельную вулканогенную (спилито-диабазовую) формацию, возможно, отвечающую начальным этапам формирования архейской геосинклинали.

В разрезе корсак-шовкайской серии, занимающей более высокое стратиграфическое положение, преобладают породы осадочного происхождения, образованные в результате глубокого метаморфизма песчано-глинистых и хемогенных (кремнисто-железистых и карбонатных) осадков терригенной и флишоидной формаций.

По литолого-петрографическим особенностям лозоватская серия может быть сопоставлена с конкско-верховцевской серией Среднего Приднепровья или с побужской, днепровско-бугской и тикичской свитами Украинского щита. Корсак-шовкайская серия предположительно сопоставляется с тетерево-бугской свитой (хощевато-завальевский комплекс). Однако отсутствие между указанными сериями архея Западного Приазовья углового или стратиграфического несогласия не позволяет на данном этапе относить их к двум разным геосинклинальным циклам.

В пределах закартированной территории довольно широким развитием пользуются ультраметаморфические и магматические образования архейского и протерозойского возраста. Выяснение характера взаимоотношений между ними и с породами вмещающей гнейсовой толщи позволили наметить следующую схему развития процессов магматизма и метаморфизма.

Формирование архейской суперкрустальной толщи, представленной двумя охарактеризованными выше сериями, сопровождалось внедрением ультраосновной и основной магмы, кристаллизация которой привела к появлению многочисленных согласно залегающих тел метаультрабазитов и метабазитов( габбро-перидотитовая формация).

В орогеническую фазу развития геосинклинали гнейсовая толща, насыщенная продуктами застывания магмы ультраосновного и основного состава, подвергается интенсивному диастрофизму, который сопровождался широким развитием процессов регионального метаморфизма и ультраметаморфизма. Эти процессы привели к резкому изменению структуры и минерального состава ранее сформированных пород, к широкому развитию явлений перекристаллизации, мигматизации, гранитизации, анатексиса, палингенеза и формированию синорогенных архейских гранитоидов.

Породы вулканогенной, терригенной, флишоидной и габбро-перидотитовой формаций в результате этих явлений почти повсеместно (но в разной степени) мигматизируются и гранитизируются, давая начало образованиям более молодых формаций: мигматитовой и гранитоидной.

Образования мигматитовой формации представлены полосчатыми и теневыми мигматитами разного состава по породам лозоватской и корсак-шовкайской серий, полосчатыми, а реже глыбовыми амфиболовыми мигматитами по мета- и ультрабазитам, анатектическими плагио-гранитами и лейкодиоритами.

В составе гранитоидной формации нами выделяются диориты и гранодиориты с сопровождающими их жилами микродиоритов, граниты биотитовые с ортитом, розовые и серые жильные граниты, аплиты и пегматиты.

Характерно, что диориты и гранодиориты тесно ассоциируют с сильно мигматизированными породами, хотя сами и не мигматизируются. Этот факт наряду с особенностями химизма и взаимоотношений их с другими породами позволяет считать диориты и гранодиориты Западного Приазовья образованиями, возникшими в результате пере-плавления в условиях ультраметаморфизма пород суперкрустальной гнейсовой толщи и габбро-перидотитовой формации и внедрения палингенной магмы в вышележащие горизонты.

По А.С. Иванушко, биотитовые граниты с ортитом образуют относительно небольшие субсогласные штокоподобные или жильные тела. Среди ортитовых гранитов встречаются ксенолиты диоритов, гнейсов и мигматитов, что свидетельствует об их магматическом происхождении. Вместе с тем нередко приходится наблюдать совершенно постепенные переходы между аналогичными гранитами с ортитом и биотитовыми мигматитами, обусловленные потерей полосчатости последними и обогащением их микроклином с частичным изменением структуры. Такие взаимоотношения являются доказательством образования ортитовых гранитов за счет гранитизации и переплавления биотитовых гнейсов и мигматитов. Источником ортита являлись, очевидно, метабазиты, почти всегда обогащенные этим минералом.

С завершающим этапом развития архейской геосинклинали связано внедрение вдоль глубоких трещин — расколов небольших порций ультраосновной магмы и формирование дайковых тел горнблендитов. Дайки горнблендитов секут все ранее описанные образования, вплоть до пегматитов. Четкие взаимоотношения этих пород особенно хорошо наблюдаются в Елисеевских пегматитовых карьерах. В свою очередь горнблендиты рвутся маломощными аплитовыми жилками и дайками диабазов и габбро-диабазов, представляющими наиболее молодые докембрийские образования Западного Приазовья.