Полиметаморфизм и вопросы восстановления исходного состава пород погребенного докембрия Среднего Приднестровья

В Среднем Приднестровье (преимущественно на территории Молдавии) в течение ряда лет Производственным геологическим комитетом Молдавии производится поисково-картировочное бурение с целью выяснения структурно-геологического положения и практической значимости кристаллического фундамента в этой самой крайней юго-западной части Русской платформы. Результаты бурения и геофизической съемки показали, что породы погребенного докембрия располагаются здесь вблизи дневной поверхности, на продолжении докембрийских серий Украинского кристаллического щита. Вблизи г. Сороки, у с. Косоуцы, докембрийские породы обнажаются на поверхности и отсюда постепенно погружаются в южном и юго-западном направлениях.

Многочисленными скважинами (более 100), пробуренными на участках неглубокого залегания фундамента, впервые были вскрыты габброиды, чарнокиты, гранитоиды и мигматиты, диопсид-плагиоклазовые и гранат-биотитовые гнейсы, диопсид-скаполитовые и диопсид-скаполит-волластонитовые породы, магнезиальные и обычные кальцифиры, а также паргасит-флогопитовые метасоматиты, прорванные серыми пегматоидными гранитами. Все они имеют архейский возраст. Определение абсолютного возраста этих пород не проводилось.

Метаморфические и ультраметаморфические породы слагают пласты, пропластки и линзообразные тела, ориентированные в северо-западном направлении и падающие преимущественно на северо-восток; их углы падения крутые (обычно 60—70°). На размытой поверхности кристаллического фундамента залегает эффузивно-осадочная толща верхнего (?) протерозоя и местами — полосчатые магнетитсодержащие кварциты и конгломераты, возраст которых, вероятно, нижнепротерозойский.

Вновь вскрытый комплекс архейских пород во многом сходен с комплексом пород обнаженного докембрия сопредельных регионов Украины. Однако имеется и ряд существенных различий.

Во-первых, для погребенного архейского комплекса весьма характерно отсутствие минерального и структурного равновесия. Достаточно сказать, что даже в маленьких образцах некоторых контактных пород размером 5x5x5 см можно встретить до 35 минералов, включая сюда и минералы многостадийного древнего гипергенеза. В совокупности в архейских породах этой небольшой территории было встречено около 100 минералов. Среди них присутствуют и такие малоизвестные или совершенно неизвестные в Украинском щите минералы, как апофиллит, датолит, пренит, шеелит, везувиан и др. Отсутствие минерального равновесия свидетельствует о сложности истории развития рассматриваемого краевого участка Русской платформы, о многократно изменявшихся термодинамических условиях метаморфизма.

Во-вторых, в погребенном архее четко устанавливаются две фазы прогрессивного метаморфизма гранулитовой фации. Первая из них региональная, ее отмечают все исследователи и на Украинском щите, выражена она в становлении устойчивых парагенезисов диопсид — плагиоклаз — гиперстен, гранат — силлиманит — гиперстен, кварц — кальцит — диопсид и форстерит — кальцит — доломит (±шпинель). Вторая фаза проявилась локально. Она зафиксирована в габбро-амфиболитах по структурам замещения обыкновенной роговой обманки гиперстеном и лабрадором и в магнезиальных кальцифирах по структурам замещения паргасита диопсидом. Кроме, того, с этой фазой, вероятно, связано разложение волластонита на кварц и кальцит, а магнезиального волластонита на кварц, диопсид и кальцит. Необходимо отметить, что повторному прогрессивному метаморфизму предшествовал регрессивный метаморфизм амфиболитовой фации, с чем, вероятно, связано образование волластонита и гроссуляра.

Судя по отсутствию закономерностей в распределении структур замещения и по их незавершенному характеру, можно предположить, что условия повторного метаморфизма гранулитовой фации создавались только в отдельных наиболее благоприятных местах и не надолго. Поэтому мы склонны связывать этот вид метаморфизма с дифференциальными блоковыми движениями и приурочить его к наиболее сильно погрузившимся участкам кристаллического фундамента. Повторный метаморфизм в данном случае нельзя связывать с процессами магматизма. Последний, как известно, не вызывает метаморфизм гранулитовой фации. Кроме того, и геологическое строение района не соответствует этому. Явление повторного метаморфизма должно быть учтено и широко использовано при картировании периферических окраин Русской платформы.

В-третьих, в погребенном архее были встречены вольфрамоносные серые пегматоидные (собственно магматические) граниты, не отмеченные, насколько нам известно, в архейских формациях щита. Оруденение представлено шеелитом и приурочено к контакту гранитов с диопсид-скаполит-волластонитовыми породами. Впервые здесь оно было отмечено петрографом Д.А. Львиной. Отсутствие шеелита за пределами контактовых зон и наличие мелких зерен этого минерала в самих гранитах указывает на магматогенное (а не гидротермально-метасоматическое) происхождение вольфрамовой минерализации.

С пегматоидными гранитами связаны процессы контактного метаморфизма амфиболитовой фации. Им же, очевидно, обязаны региональные проявления кремниевого, натриевого и калиевого метасоматоза, а также многоступенчатый ретрометаморфизм.

В-четвертых, в известковистых кальцифирах рассматриваемого комплекса в качестве второстепенного компонента иногда присутствует везувиан. Этот типичный для горячих контактов и небольших глубин минерал свидетельствует об имевшем место гипабиссальном основном магматизме. Действительно, с везувиансодержащими кальцифирами пространственно (и генетически) ассоциируют сильно измененные силловые (очевидно) диабазы верхнеархейского (?) или нижнепротерозойского (?) возраста.

Совокупность перечисленных фаз регионального, локального и контактного, прогрессивного и регрессивного метаморфизма вместе с явлениями палингенеза, метасоматоза (гранитизации, чарнокитизации) и биметасоматоза позволяет рассматривать изученные архейские комплексы как полиметаморфические. Палингенетические процессы непосредственно связаны с дальнейшим развитием метаморфизма гранулитовой фации (первая фаза), перешедшего местами в ультраметаморфизм и породившего в зависимости от состава и структуры субстрата мигматиты и гранитоиды.

«Снимая» все наложенные процессы полиметаморфизма (в том числе процессы метасоматоза), мы сделали попытку восстановить литологический состав исходных пород. На основании соотношения виртуальных инертных компонентов в конечных породах нам удалось установить, что в разрезах пород местного архея закономерно чередовались пески, алевриты, известковистые алевриты, мергели и алевритистые известняки и доломиты, превратившиеся при ультраметаморфизме — полиметаморфизме — метасоматозе соответственно в гранитоиды, гиперстеновые (монопироксеновые) и диопсид-гиперстеновые (бипироксеновые) чарнокиты, диопсид-плагиоклазовые гнейсы, известковые и магнезиальные кальцифиры (скарноиды).

Необходимо отметить, что использование парагенетического анализа особенно полезно при восстановлении исходного состава метасоматических пород.

При нормальных метаморфических породах реконструкция первичного состава облегчена тем, что обычные метаморфические процессы, как известно, не приводят к заметному изменению соотношений исходных компонентов. В случае же глубокой метасоматической обработки первичных пород состав их резко меняется, и надо хорошо знать законы миграции вещества, чтобы безошибочно восстановить первичную природу метасоматитов. В связи с этим мы провели парагенетический анализ паргасит-флогопитовых пород, которые в силу их пластового залегания первоначально рассматривались нами как нормальные метаморфические породы, образовавшиеся за счет смешанных осадочных образований. Анализ показал, что здесь имело место метасоматическое «смешивание» резко контактировавших в осадочном разрезе песчаников и доломитов, причем ассоциация паргасит — флогопит возникла за счет ассоциации диопсид — шпинель в процессе натриевого и калиевого метасоматоза.

Вторым важным критерием для определения природы метаморфического субстрата является морфология зерен циркона. С точки зрения поведения цирконов в разрезах погребенного архея Среднего Приднестровья (например, в скв. 38) выделяются три разновидности чарнокитов: 1) не содержащие циркон (или его очень мало); 2) содержащие хорошо ограненные кристаллы циркона (обычно зональные) и 3) содержащие окатанные зерна цирконов (как правило, не зональные и обломочные).

Первая разновидность, по-видимому, образовалась за счет эффузивов, вторая — за счет палингенетически — метасоматически измененных терригенных пород, а третья — за счет метаморфически — метасоматически измененных терригенных пород. Более того, во многих случаях констатируется, что в чередующихся мелкозернистых и среднезернистых чарнокитах величина зерен окатанного циркона в общих чертах соответствует величине главных минералов той и другой породы.

Это, очевидно, свидетельствует о наличии унаследованных структур от осадочных пород.

Наконец, заслуживает внимания и тот факт, что в разрезах пород местного архея очень часто наблюдаются постепенные (прямые и обратные) переходы от монопироксеновых чарнокитов через бипироксеновые чарнокиты, диопсид-плагиоклазовые гнейсы и диопсид-скаполит-волластонитовые породы к кальцифирам, отражающие, несомненно, закономерную смену прогрессивных и регрессивных спектров осадконакопления, ее ритмичность.

В заключение отметим, что мы сообщили лишь о некоторых предварительных данных, полученных при петрологической обработке керна из ограниченного числа скважин. Можно надеяться, что после детального исследования всех материалов бурения будут окончательно выявлены закономерности формирования погребенных архейских пород. Среднего Приднестровья.