Докембрийские коры выветривания

Важность исследования кор выветривания в докембрии сомнений не вызывает. Изучение их способствует восстановлению характера атмосферы, климатических условий и палеогеографии отдельных интервалов в докембрии и может помочь в реконструкции древнейших процессов осадкообразования. Познание докембрийских кор приобретает теперь немалую важность и для решения практических вопросов, связанных с поисками ряда полезных ископаемых.

Анализ обширной литературы показывает, что во всех докембрийских провинциях на разных стратиграфических уровнях существуют образования, принимаемые с той или иной степенью достоверности за первично элювиальные. На территории Балтийского щита такие образования зафиксированы в архее и среднем протерозое, в пределах Украинского кристаллического массива — под осадками нижнего протерозоя и рифея, на площади собственно Русской платформы — под верхнедо-кембрийскими отложениями. В обрамлении Сибирской платформы выявлены древнейшие коры выветривания в весьма широком интервале времени — от архея и протерозоя до непосредственных верхов докембрия. В Южной Африке отмечаются коры выветривания архейского, ранне- и среднепротерозойского возраста. На Канадском щите, в Южной Америке, Австралии, Индии, Шри Ланке и Китае найдены коры, соответствующие по времени формирования нижнему и среднему протерозою.

Вполне естественно, что слабо перекристаллизованные верхнедокембрийские коры выветривания обнаружить сравнительно нетрудно. Однако при расшифровке физико-химического разложения пород в поверхностных условиях раннего докембрия первоочередным становится выявление и исследование именно метаморфизованных кор выветривания. Их обнаружение сопряжено с определенными сложностями. Многие метаморфические породы, определяемые иногда как первично осадочные или даже изверженные, в действительности могут оказаться продуктами метаморфизма древних, возможно, допалеозойских кор выветривания. В настоящее время главная задача исследований, как и прежде, заключается в подтверждении факта существования метаморфизованной коры выветривания.

При изучении протерозойских метаморфических сланцев Карелии кварц-серицитового, серицит-хлоритового и тальк-карбонат-хлоритового состава, развитых соответственно на полимиктовых конгломератах, кислых, основных и ультраосновных породах, получены геологические, текстурно-структурные, минералого-петрографические и геохимические данные, которые в совокупности свидетельствуют о первично элювиальном происхождении некоторых из этих образований.

Неизменная приуроченность метаморфических сланцев к контакту нижележащих исходных пород и перекрывающих осадков говорит о вполне определенном их геологическом положении, напоминающем последовательность пород в профиле выветривания: материнский субстрат, горизонт собственной коры, переотложенные продукты выветривания. Большое количество выходов метаморфических сланцев в Карелии и сопредельных областях определяет их региональный, площадной характер.

Наблюдаемые в некоторых разрезах гранитные брекчии по своей морфологии, характеру размещения гранитных отторженцев и изменению их формы, по минерально-структурным превращениям в обломках и цементирующей массе обладают типичными признаками делювиальноэлювиального образования. Элювиальная природа брекчий подтверждается также и неровной, ложбинообразной поверхностью нижерасположенных гранитов. Об элювиальном характере доятулийских профилей свидетельствуют, кроме того, явления прогрессирующего разрушения пегматитовых, аплитовых и кварцевых жил в пределах гранито-брекчий и кварц-серицитового слоя, тогда как в исходном граните они оказываются совершенно не нарушенными. В этом же отношении интересна картина постепенного исчезновения гранитной гальки по мере развития на конгломератах слоя кварц-серицитовых сланцев.

Постепенное минеральное и текстурно-структурное преобразование материнских пород в доятулийских и ятулийских разрезах происходит в принципе по той же схеме, что и в постдокембрийских корах выветривания. Например, процесс серицитизации плагиоклаза в изучаемых гранитах и гранитной гальке сходен с замещением полевых шпатов гидрослюдой и каолинитом в достоверных корах выветривания гранитоидов. Преобразование первично-гранитного биотита в хлорит, замещаемый, в свою очередь, рядом минералов, происходит в том же направлении, что и в более молодых корах. Процесс коррозии и распада кварцевых зерен гранита в серицитовой массе тождествен явлениям разъедания кварца глинистыми минералами в постдокембрийских корах выветривания (рис. 32). Сходным путем происходит замещение плагиоклаза и амфибола в мандельштейновых диабазах по мере того, как на них развиваются серицит-хлоритовые сланцы.

Постепенные преобразования гранита и конгломерата (с преимущественно гранитной галькой) в кварц-серицитовую, а диабаза — в серицит-хлоритовую породу сопровождается изменением их начальной текстуры: сначала в сланцеватую, а затем в типично сланцевую. При этом реликты кварцевых зерен оказываются развернутыми по сланцеватости, а кварцевые миндалины — сплющенными. Подобные явления вполне объяснимы как результат уплотнения первично пластичного глинистого слоя в процессе регионального метаморфизма. О том же свидетельствуют наблюдаемые в кварц-серицитовой породе своеобразные текстуры смятия, сдавливания или, наоборот, размазывания ее.

Циркон является минералом весьма устойчивым при физико-химическом выветривании и метаморфизме (вплоть до гранулитовой стадии). В изучаемых доятулийских разрезах снизу вверх от исходного гранита до перекрывающего кварц-серицитовый слой кварцита циркон сохраняет присущую ему призматическую форму (рис. 33). При этом общее количество двуокиси циркония вверх по профилям возрастает. Электронно-микроскопическими исследованиями в кварц-серицитовой породе обнаружены реликты кристаллов каолинита (рис. 34). Присутствие каолинита подтверждается и рентгеноструктурным анализом. Микроструктурные взаимоотношения между гидрослюдой и каолинитом свидетельствуют о более раннем возрасте каолинита и более позднем гидрослюды, что, по-видимому, дает основание предполагать рост гидрослюды за счет каолинита. Существование в Финляндии каолинитовых залежей, непосредственно перекрываемых ятулийокими кварцитами, является прямым аргументом в пользу первично элювиального происхождения изучаемых образований.

Распределение в изучаемых разрезах породообразующих химических компонентов осуществляется в основном по законам профиля выветривания (рис. 35). В кварц-серицитовом и серицит-хлоритовом сланце, по сравнению с исходными гранитами, конгломератами и диабазами, наблюдается уменьшение содержания окиси натрия, кремнезема, закиси железа, окиси марганца, иногда — окиси кальция и, наоборот, увеличение глинозема, двуокиси титана, окиси железа и фосфора, конституционной воды и свободного углерода. Однако количество окиси калия, магния и отчасти кальция вверх по разрезам увеличивается, а не уменьшается, как следовало бы ожидать. Повышение содержания окислов щелочноземельных элементов в верхах профилей само по себе вызвано некоторой карбонатностью пород. Явления карбонатности, окремненности (иногда ожелезненности) наряду с карбонатным цементом гранито-брекчий, линзовидными телами доломитов и кремней и трещинами усыхания указывают, по всей видимости, на дефицит влажности в конечный период формирования изучаемых разрезов, первично элювиальный облик которых становится теперь, по-видимому, более определенным.

В процессе среднепротерозойской складчатости возникшие в доятулии (на гранитах и конгломератах) и в ятулии (на диабазах) коры выветривания были метаморфизованы в фации зеленых сланцев. Метаморфизм осуществлялся изохимически. При этом глинистые минералы трансформировались в серицит, мусковит и хлорит, свободный аморфный кремнезем, возникший при выветривании исходных минералов, был перекристаллизован, а гидрослюдисто-глинистый слой рассланцован. Увеличение вверх по профилям (как на кислых, так и на основных исходных породах) содержания окисного с одновременным уменьшением закисного железа свидетельствует об энергичном участии в доятулийском химическом выветривании заметного количества атмосферного кислорода.