07.03.2021

Древнейшие (нижний протерозой - архей) первичноосадочные породы центральной части Русской платформы


В последнее время появилось много различных данных о докембрийском кристаллическом фундаменте центральной части Русской платформы и Волгоградского Поволжья. Это дало возможность внести изменения в существующие представления о его составе и строении. Так, удалось детализировать участки восточного и северного склонов Воронежского массива путем анализа материалов скважин, пробуренных Геологическим управлением центральных районов и Волгоградским геологическим управлением, а также данных скважин, пробуренных ранее ВНИГНИ (рис. 1).

А.П. Виноградовым, А.И. Тугариновым и др. был определен абсолютный возраст пород докембрия центральной части Русской платформы калиево-аргоновым методом. Ho при этом изучались породы, измененные вторичным процессом калиевого метасоматоза вследствие чего в большинстве случаев были получены заниженные результаты, лишь указывающие на возраст вторичной микроклинизации, не соответствующие геологическим представлениям и плохо сопоставимые с результатами определения возраста пород докембрия Украины свинцовым методом. По данным М.А. Гаррис, возраст плагиогнейсов Русской платформы (Татария) — от 2010 до 2180 млн. лет. Это соответствует общегеологическим представлениям (по прежнему делению) об их архейском возрасте, т. е. все они относятся ко II докембрию, выделенному Н.П. Семененко.

Наибольшее распространение среди пород фундамента центральной и восточной частей Русской платформы имеют измененные первичноосадочные породы, главным образом плагиогнейсы и в меньшей степени кварц-биотитовые сланцы, что противоположно Феноскандии, где, по данным Седергольма, преобладают граниты.

Изучение пород докембрия по кернам имеет ряд недостатков по сравнению с изучением их в карьерах и обнажениях. Оно не дает возможности видеть соотношения пород, так как большая часть скважин вскрывает лишь один тип пород, часто измененный процессами выветривания.

С другой стороны, изучение материалов бурения на всей Русской платформе позволяет оценить масштабы явления, т. е. определить, что древнейшие немые толщи первичноосадочных образований протерозоя и архея в пределах каждого возраста с петрографической точки зрения почти тождественны на всей Русской платформе. Так, амфиболиты Глазовской скважины Пермской области подобны амфиболитам Украинской кристаллической полосы и амфиболитам Кленовской площади близ Волгограда. Биотитовые плагиогнейсы (в разной степени микроклинизированные) идентичны на Украине, в центральной и восточной частях платформы. Гранат-силлиманит-биотитовые плагиогнейсы скважины в районе Горького и Москвы такие же, как и на Украине. Это позволило В.И. Лучицкому и Ю.Ир. Половинкиной утверждать, что гранат-силлиманитовые плагиогнейсы Боенской скважины района Москвы тождественны аналогичным породам района г. Осипенко и др. на Украине.

То же можно сказать о кварц-биотитовых сланцах нижнего протерозоя, которые одинаковы в Криворожье и КМА, на Абрамовской площади (Волгоградская обл.) и в Унях (Удмуртия).

Изучение пород докембрия по кернам скважин дает также возможность «уловить» перспективу и в вертикальном направлении, так как по разрезам, скважин восстанавливается геологическая история: структурные этажи, разделенные огромными перерывами, эпохами диастрофизма.

Так как архейские и другие образования на всей Русской платформе сохраняют характерные признаки — такие специфические черты, как присутствие повсеместно распространенных плагиогнейсов в архее (в частности, гиперстеновых), мощных жил олигоклаза и микроклина, — в основу стратиграфии докембрия Русской платформы положены не только данные абсолютного возраста, но подразделение на крупные комплексы первичноосадочных пород. Эти комплексы слагают структурные этажи, которые отличаются степенью метаморфизма, углами падения, простиранием и характером магматизма. Нижний структурный этаж соответствует по возрасту архею, два следующих — нижнему протерозою (михайловская и курская серии), четвертый структурный этаж соответствует иотнию. Измененные слабой метаморфизацией породы рифея и венда относятся к следующим двум структурным этажам.

Выделенные структурные этажи, как бы «перерублены» эпохами диастрофизма и связанными с ними основными магматизмом и гранито-образованием и проявлениями метасоматозов, а также разобщены огромными перерывами. Степень метаморфизации пород возрастает от более молодых к более древним не плавно, а скачкообразно, и разница в степени метаморфизации первичноосадочных пород различных структурных этажей очень велика.

Древние первичноосадочные породы однообразны. Согласно А.И. Тугаринову, это, во-первых, связано с тем, что биогенный фактор, обусловливающий разнообразие типов пород, почти отсутствует; во-вторых, древние породы метаморфизованы, степень перекристаллизации пород, находящихся в одних тектонических условиях в пределах одного структурного этажа, одинакова, и региональным является не только метаморфизм пород архея и протерозоя, но и иотния, рифея и венда. К этим слабометаморфизованным образованиям подходит высказывание X.С. Иодера. «Обычно полагают, что метаморфизм начинается со стадии глинистого сланца. Однако имеется по меньшей мере одна (если не несколько) реакция, выражающая изменения минералогического состава, предшествующая стадии мусковит—хлорит—кварц».

Нами изучены измененные региональным метаморфизмом или региональной слабой метаморфизацией первичноосадочные породы разных структурных этажей, разделенных значительными отрезками времени, и выделены их специфические черты. В соответствии с работами А.В. Сидоренко и Н.В. Фроловой делалась попытка выявить даже в наиболее измененных разностях первичный состав пород, фации осад-конакопления, к которым они принадлежали, так как с этим связано разнообразие субфаций в фациях регионального метаморфизма. Обращалось также внимание на отклонения от основного типа породы, связанные с контактовым динамометаморфизмом или диафторезом. Ho так как гранитов и основных пород на Русской платформе мало, контактовые породы довольно редки. Отклонения, связанные с ультраметаморфизмом, когда уже полностью изменяется облик первичноосадочной породы, здесь не рассматривались, но поля мигматитов выделены на карте.

Так же, как в Фенноскандии и на Украинской кристаллической полосе, среди пород кристаллического фундамента в центральной части Русской платформы выделяется несколько суперкрустальных комплексов — один в архее, три в протерозое.

Породы нижнего архейского структурного этажа изменены глубоким метаморфизмом и превращены в биотитовые с зеленым биотитом и амфиболовые плагиогнейсы с обыкновенной компактной роговой обманкой, гранат-силлиманит-биотитовые плагиогнейсы и в редких случаях гиперстен-амфиболовые плагиогнейсы. Во всех плагиогнейсах наблюдаются плагиоклаз-олигоклаз или андезин, иногда без двойников, вторичный микроклин с резко выраженной решетчатой структурой между другими зернами или в виде значительно более крупных зерен, заключающих другие зерна породы. Парагенезисы этих минералов характерны для амфиболитовой и гранулитовой фаций регионального метаморфизма и широко распространены в первичноосадочных породах архея всей Русской платформы.

Среди плагиогнейсов изредка встречаются основные изверженные породы габбро и нориты и серые граниты без турмалина — аналоги кировоградско-житомирских гранитов. Характерно присутствие мощных жил олигоклаза (до андезина), не встречающихся в других структурных этажах, и микроклина с резко выраженной решетчатой структурой и пренита. У плагиогнейсов наблюдается высокая плотность — 2,75—2,8 и малая пористость, иногда до 0.

Биотитовые плагиогнейсы — это первичнопесчаные образования, видимо, фаций мелкого моря, лейкократовые разности плагиогнейсов напоминают кварцито-песчаники. Часто в них и других разностях сохраняется первичная слоистость. Богатые глиноземом разности плагиогнейсов являются первичноглинистыми осадками (предположительно, глубоководные фации осадконакопления). Амфиболовые плагиогнейсы и, возможно, гиперстеновые плагиогнейсы, по-видимому, являются первично эффузивно-осадочными породами. Химические анализы их очень сходны с анализами туфопесчаников и туфов венда. В них иногда сохраняются миндалины (?), выполненные пренитом. В центральной части Русской платформы наиболее широко распространены биотитовые (особенно на северо-западе) и амфиболовые плагиогнейсы и амфиболиты (особенно в восточной ее части), реже высокоглиноземистые. В редких случаях встречаются гиперстеновые плагиогнейсы. Карбонатные породы почти не встречаются (в противоположность районам Украины и Сибири). Терригенные фации осадконакопления господствуют в архее Русской платформы.

Породы следующего структурного этажа, являющиеся аналогами метабазитов, выделенных на Украине Н.П. Семененко, и михайловской серии КМА, распространены локально (Поварово, Липецк, Токаревка, Ширковка, а также Сидоринская и Терсинская площади Волгоградского Поволжья). Они представлены гнейсовидными сланцами и микрозернистыми амфиболитами, иногда со щелочным амфиболом типа гастингсита или кроссита с эпидотом (эпидот-амфиболитовая фация регионального метаморфизма). Для них характерны торцовая или сотовая структура, тонкозернистость. В них присутствует турмалин, который не встречается в архее Русской платформы, плагиоклаз (часто без двойников), микроклин с «муаровым» угасанием. Гнейсовидные сланцы — это первичнопесчаные образования мелководных фаций осад-конакопления. Они напоминают по структуре кварцито-песчаники, так как в них иногда наблюдается бластопсаммитовая структура (Шир-ковка). Микрозернистые амфиболиты — это первично эффузивно-осадочные породы.

Породы вышележащего структурного этажа как аналоги метабазитов также отнесены к нижнему протерозою (III докембрий) и являются аналогами саксаганской серии Украины и курской серии КМА. В центральной части Русской платформы (в пределах Воронежского выступа в Волгоградском Поволжье и Удмуртии) они представлены кварц- и кремнисто-биотитовыми сланцами (иногда с микроклином и плагиоклазом) с абсолютным возрастом 1740 млн. лет. Реже встречаются другие разности, богатые турмалином, иногда и цоизитом, чаще с амфиболом (с актинолитом, не с компактной роговой обманкой) и в единичных случаях (в Барятине) джеспилитами и переходными от сланцев к песчаникам породами (Воробьевка, Грязи, Борисоглебск и др.).

Первичный состав накладывает отпечаток на эти образования: богатые биотитом разности — первичноглинистые осадки; обогащенные турмалином — богатые бором глубоководные глинистые осадки; содержащие актинолит — богатые эффузивным материалом осадки. Эти образования можно отнести к кварц-эпидот-альбит-биотитовой субфации регионального метаморфизма, так как повсеместно распространены следующие парагенезисы минералов: актинолит, биотит, эпидото-цоизит, плагиоклаз без двойников. В них встречаются жилы микроклина, альбита, гематита, плотность их 2,7, пористость 1—2%. Характерным является присутствие довольно значительного количества органического углерода в сланцах.

С нижним протерозоем тесно связаны серые граниты с турмалином и повсеместно распространенные розовые граниты, аналоги днепровскотоковских гранитов Украины.

Породы вышележащего структурного этажа принадлежат к иотнию. Они встречены лишь в двух скважинах — в Юлово-Ишиме и Коноше — и представлены кварцито-песчаниками, серицитовыми и хлоритовыми сланцами с редкими зернами измененного глауконита. В них присутствуют мощные жилы кварца и хлорита (не встречающиеся в рифее). Это первичнопесчаные и глинистые образования фаций мелкого моря, так как в них содержится глауконит. По степени перекристаллизации породы иотния отнесены к кварц-альбит-хлорит-мусковитовой субфации фации зеленых сланцев регионального метаморфизма.

Первичноосадочные геосинклинальные образования архея имеют слабо намечающееся субширотное простирание. Они распространены в пределах токмовского свода и юго-восточного склона Балтийского щита. К ним приурочены редко встречающиеся плагиограниты (аналоги кировоградско-житомирских) и присутствующие только в Щелкове и Алатыре нориты и габбро. Предположительно, расположение эвгеосинклинальной области (если в то время существовало подобное подразделение, что противоречит взглядам Е.В. Павловского) в архее намечается на востоке и северо-востоке, где широко распространены первично эффузивно-осадочные и эффузивные породы, превращенные в амфиболиты. Она распространяется за пределы центральной области, к востоку и юго-востоку, где, по данным Т.А. Лапинской, преобладают основные породы архейского возраста.

Намеченное ранее на карте докембрия северо-западное простирание «погребенных карелид» подтверждается пробуренными вновь скважинами на восточном склоне Воронежского выступа. Здесь в районе Воронежа, Усть-Бузулука и Волгоградском Поволжье встречены совершенно индентичные кварц- или кремнисто-биотитовые сланцы. Этому же направлению, по данным геофизики, подчинены интрузивные тела основных и ультраосновных пород. Немногочисленные «выходы» аналогов метабазитов на Сидоринской площади и в Токаревке также «подчеркивают» северо-западное простирание нижнего протерозоя. На карте KMA тонкими контурами обозначены нижнепротерозойские образования. Они имеют северо-западное простирание, постепенно переходящее в меридиональное при приближении к западной границе КМА. Как известно, нижнепротерозойские образования Криворожья также имеют меридиональное простирание.

Таким образом, погребенные карелиды, расположенные в центральной части Русской платформы и в КМА, являются связующим звеном между карелидами Фенноскандия и саксаганидами Украинской кристаллической полосы.

В дополнение к методу определения абсолютного возраста можно коррелировать докембрийские образования по степени их метаморфизации. В каждом структурном этаже на Русской платформе широко развиты однообразные первичноосадочные породы, метаморфизованные в условиях преимущественно какой-нибудь определенной фации регионального метаморфизма. Условия образования пород разного возраста и агенты, воздействующие на эти породы, были резко различны, так как формирование образований разных структурных этажей было разделено длительными перерывами эпохами диастрофизма, что и обусловило резкое различие физико-химических условий.

В отношении выявления первичных признаков осадочных пород, можно отметить, что хотя и трудно определить их по керну скважин, но все же для архейских образований удалось выявить первичную слоистость в плагиогнейсах районов Ульяновска, Горького и других и признаки обломочных структур в плагиогнейсах Максатихи и Кудымкара (рис. 2, 3, 4), где биотит играет роль цемента и как бы окружает зерна светлых минералов.

В аналогах метабазитов в Ширковке присутствуют признаки обломочных пород (рис. 5). Возможно, в гнейсовидных амфиболовых сланцах в районе Поварово, где встречен зональный плагиоклаз, мы наблюдаем раздавленные миндалины.

Первичные признаки осадочных пород хорошо видны в кварц-биотитовых сланцах нижнего протерозоя. Они особенно ясно выделяются в переходных от сланцев к песчаникам породах.

Принципиально важным с точки зрения общегеологических представлений является обнаружение в Юлово-Ишиме (скв. 1) древней перекристаллизованной коры выветривания гиперстен-амфиболовых плагиогнейсов, покрытой иотнийскими образованиями, что представляет интерес для изучения древних кор выветривания и связанных с ними полезных ископаемых.

Широкое распространение на Русской платформе глубокого бурения дало возможность сделать попытку представить распределение различных осадков в архее (рис. 6). На северо-западе платформы преобладали песчаные породы. На северо-востоке — эффузивно-осадочные. Карбонатные породы отсутствуют, а первичноглинистые глубоководные занимают очень своеобразное положение. Они как бы окаймляют своды, находясь в их наиболее погруженных участках, что отчетливо наблюдается на карте Татарского свода Т.А. Лапинской, где богатые глиноземом образования выделены особым знаком (рис. 7).

В заключение следует отметить, что данные глубокого бурения, показывающие огромное пространственное распространение плагиогнейсов архея и кварц-биотитовых сланцев нижнего протерозоя, заставляют «с большим уважением» относиться к старому методу корреляции по крупным комплексам первичноосадочных пород, и более осторожно «использовать» данные абсолютного возраста. По нашему мнению, принятый рубеж между археем и протерозоем в 2,5 млрд. лет является неудачным. Нам кажется, что следует относить к одному и тому же подразделению плагиогнейсы Побужья, беломориты Фенноскандии и плагиогнейсы Русской платформы. То же можно сказать и относительно других структурных этажей.





Яндекс.Метрика