10.03.2021

Условия сидиментогенеза метаморфической толщи протерозоя юго-восточной части Воронежского кристаллического массива


Исследованы осадочно-метаморфические образования песчаниковосланцевой толщи воронцовской серии в объеме двух комплексов: верхнего песчанико-сланцевого и нижнего глинисто-сланцевого. Согласно поставленным задачам в основу реконструкций положено изучение особенностей химического состава пород в компонентных соотношениях, характеризующих процессы осадочной дифференциации.

Наиболее древними осадками являются метаморфизованные в условиях амфиболитовой фации породы гнейсово-сланцевого комплекса. Это различные плагиоклазовые двуслюдяные, биотитовые гнейсы с гранатом, андалузитом, силлиманитом, графитом и переходные к ним двуслюдяные плагиоклазовые и кварц-биотитовые сланцы, нередко ритмично чередующиеся в разрезе. Широко развитая перекристаллизация неполностью уничтожает первично осадочные текстурные признаки. В некоторых разностях сланцев они подчеркиваются характером распределения органики, послойным распределением обломочного циркона, приуроченного к первично глинистым слоям, и частичным сохранением бластопсаммитовых структур.

Кварц-биотитовые сланцы, порфиробластические и углеродистые разности их, биотитовые, серицитовые филлиты, метапесчаники и метаалевролиты, вероятно, песчанико-сланцевого комплекса, по степени метаморфизма отвечают фации зеленых сланцев. В породах комплекса четко выражены отчетливые признаки седиментации: ритмичность разрезов по стратиграфической вертикали, сочетание тонкой макроритмичности с микроритмичностью, наличие реликтовых псаммитовых структур и обломочных акцессориев (циркон, апатит), а также высокая насыщенность пород тонкораcсеянным углеродистым веществом.

Все отмеченное выше позволяет рассматривать этот комплекс пород как наиболее благоприятный для выявления первично седиментационных закономерностей при моделировании процесса древнего осадконакопления. Первично осадочная природа филлитов и сланцев подтверждается наличием в них остаточного органического углерода в пределах 1,7—3,2%, что указывает на возможность существования органической жизни в эпоху формирования исходных пород. Изотопный состав углерода свидетельствует о том, что графитоидное вещество углеродсодержащих филлитов является биогенным. Данные масс-cпектрального изотопного анализа, полученные в лаборатории изотопной геологии докембиря ВИМСа, находятся в пределах значений bС13 %, свойственных биогенному углероду, и для описываемой толщи составляют 3,27—3,29%.

Микропалеографическое изучение коллекции образцов метаалевролитов и метапелитов с углеродистым пигментом подтвердило наличие в них органических форм. Б.В. Тимофеевым из определенных микрофитофоссилий, выделено шесть видов сфероморфид, состав которых, при сравнении с данными микропалеофитологичеcкого анализа протерозойских отложений Северной Евразии, в том числе Карелии, Кольского полуострова, Овручского района Украины и Криворожья, позволяет уверенно отнести описываемые отложения к верхней части среднего протерозоя. Биостратиграфичеcкая корреляция филлитов, метапесчаников и метаалевролитов уточняет положение песчаниково-сланцевого комплекса и толщи в целом на геохронологической шкале в возрастном интервале нижнего — среднего протерозоя, ограниченного значениями абсолютного возраста от 2100 до 1720 млн. лет. Для исследований использованы различные способы интерпретации химических анализов: графическое разделение полей в координатах, отражающих закономерные специфичные для осадочных процессов, соотношения компонентов (диаграммы А. Симонена, и А.А. Предовского) и применяемые в последнее время литохимические пересчеты.
Условия сидиментогенеза метаморфической толщи протерозоя юго-восточной части Воронежского кристаллического массива

Генетическая классификация всех разновидностей пород песчаниково-сланцевой толщи на диаграмме А. Симонена отвечает полю осадочных пород в области переслаивания песчаных, песчано-глинистых и глинистых осадков (рис. 57). На диаграмме четко дифференцированы породы гнейсово-сланцевого (поле Г) и песчаниково-сланцевого комплекса (поля А, Б, В). Характер и положение фигуративных точек отражают особенности химического состава выделенных комплексов. Если для гнейсов и сланцев разброс точек на диаграмме А. Симонена, перекрывая поле псаммитовых осадков, тяготеет к границе магматических пород, то образования песчаниково-сланцевого комплекса обнаруживают наиболее четкую дифференциацию в группе псаммиты — пелиты, характеризуя ритмичное строение комплекса с выделением полей, отвечающих песчаным, песчано-алевролитовым и пелитовым разностям разреза. При анализе соотношений полей комплексов показательно разделение их в псаммитовой области, содержащей наиболее полную информацию о составе материнских пород. Первично обломочный материал гнейсово-сланцевого комплекса неотсортирован, имеет большой диапазон рассеивания и по составу приближается к магматическим породам. В параметрах FAK А.А. Предовского (рис. 58) эти псаммиты соответствуют грауваккам и смешанным продуктам выветривания основных и ультраосновных пород. Степень осадочной дифференциации материала невелика, о чем свидетельствует небольшой наклон прямой, соединяющей точки средних составов псаммитов и пелитов комплекса.

Песчаниково-сланцевый комплекс характеризуется более высокой степенью дифференциации материала. На диаграмме А. Симонена и в параметрах А.А. Предовского четко выражено разделение полей псаммиты — алевриты и пелиты. Линия средних составов пелитов и псаммитов имеет значительный наклон (см. рис. 57), определяющий дифференциацию петрогенных элементов в ходе разрушения, транспортировки и аккумуляции исходного материала.

Сравнивая полученные данные по составу обломочного материала, можно предположить существование различных источников сноса при формировании песчаниково-сланцевого и гнейсово-сланцевого комплексов. Для анализа условий накопления терригенно-осадочных образований описываемых метаморфических комплексов рассмотрено соотношение пелитов в геохимических параметрах, отражающих степень химической дифференциации вещества. На диаграмме А. Симонена отмечается некоторое перекрытие полей пелитов песчаниково-сланцевого и гнейсово-сланцевого комплексов. Основные фигуративные точки составов гнейсово-сланцевого комплекса расположены ближе к псаммитам. В параметрах FAK пелиты песчаниково-сланцевого комплекса отвечают гидрослюдистым разностям с примесью монтмориллонита. Для гнейсов характерен значительный разброс точек пелитов в левой части диаграммы (см. рис. 58), отражающей кали-натровое отношение в глинистых осадках и общее смещение основного состава глин в сторону монтмориллонитовых и вермикулитовых разностей с примесью железистых хлоритов. Таким образом, различие двух описываемых комплексов определяется не только составом обломочного материала, но и характером глинистых ассоциаций.

Чтобы подойти к палеореконструкциям по предположительному составу глинистых минералов, распространив зависимость состава глин от условий их образования, была применена разработанная О.М. Розеном методика литохимических пересчетов сланцев и гнейсов на вероятный компонентный состав исходной осадочной породы. Были выделены все разности филлитов, отражающие глинистые элементы ритмов в ритмично-слоистых разрезах песчаниково-сланцевого комплекса (табл. 26) и разности гнейсов, отвечающие пелитовым полям на диаграммах А. Симонена и А.А. Предовского (табл. 27). Состав предполагаемых исходных компонентов осадка после введения поправки на потерю летучих компонентов (H2O, CO2) при метаморфизме приведен в таблицах 28 и 29.

Более разнообразный характер имеют исходные составы пелитов гнейсово-сланцевого комплекса. Здесь преобладает гидрослюда с переменным количественным содержанием примеси монтмориллонита. В некоторых зонах ведущая роль принадлежит и монтмориллониту, и гидрослюде одновременно. Это свидетельствует об активизации тектонического режима области накопления.

Появление каолинитовых глин в описанных глинистых ассоциациях связано с пониженными значениями водородного показателя среды накопления, расположенной в небольшом удалении от береговой полосы, либо в (континентальных бассейнах, где происходит дозревание материала и накопление органического углистого вещества с небольшой примесью карбонатов.

В целом для гнейсово-сланцевого комплекса характерна не достигающая каолинитовой стадия зрелости осадков (за исключением отдельных, выделенных зон) с формированием промежуточных монтмориллонит-гидрослюдистых ассоциаций в условиях активной вулканической деятельности. Степень выветривания отражена положением фигуративных точек в гидрослюдистой зоне на диаграмме А.А. Предовского. Близкий состав глинистого и обломочного материала в параметрах FAK свидетельствует о незначительной дифференциации осадков.

Несколько иначе интерпретированы исходные составы глин при реконструкции условий формирования песчаниково-сланцевого комплекса. Прежде всего, обращает внимание более зрелый состав глинистых комплексов. На диаграмме А.А. Предав около это выражено смещением пелитового поля в сторону высоких значений параметра К (К2О—Na2O) и увеличением глиноземистости, отражающей степень накопления глинозема при разложении и осадочной дифференциации материала. Последняя ярко выражена на диаграмме различием между средним составом пелитов и псаммитов комплекса и смещением пелитового поля к границам высокодифференцированных глинистых и песчано-глинистых осадков.

Вероятные исходные ассоциации по данным литохимических пересчетов отличаются однородным гидрослюдистым составом, однако примесь каолинита здесь более характерна. Уменьшается роль карбонатного материала.

Учитывая значительную роль глинистых осадков в разрезах толщи, тонкоструктурный характер обломочной примеси, особенности компонентного состава глин и приуроченность монтмориллонитовой примеси к нижним горизонтам ритмично-слоистого разреза, можно предположить снижение активности тектонического режима и более длительные периоды относительной пассивности его. В это время происходило накопление осадков, более зрелых по сравнению с осадками гнейсово-сланцевого комплекса. Питающей провинцией во время формирования песчаниково-сланцевого комплекса служили, вероятно, и отложения гнейсово-сланцевого комплекса. Локализация зон активной вулканической деятельности смещается в юго-восточном направлении, к архейскому выступу. При формировании гнейсово-сланцевого комплекса влияние вулканической деятельности по интенсивности увеличивалось в северо-запад-ном направлении.

Анализ соотношений петрохимических параметров и реставрированный исходный состав позволяют оценить палеогеографические условия формирования двух разделенных во времени метаморфических комплексов.

1. Условия образования гнейсово-сланцевого комплекса характеризуются тектонической активностью, значительными глубинами бассейна, вышкой скоростью отложения и слабой степенью дифференциации осадков.

2. Формирование песчаниково-сланцевого комплекса происходило в условиях постепенной стабилизации тектонического режима со смещением активности в юго-восточном направлении. Накопление тонко-структурных флишоидных осадков и высокая степень дифференциации могут свидетельствовать о вторичном переотложении их.

3. Компонентные соотношения глин в описываемых комплексах характеризуют различную зрелость осадков, выражающуюся в последовательном изменении глинистых пород от монтмориллонит-гидрослюдистых до гидрослюдистых и каолинит-гидрослюдистых разностей.





Яндекс.Метрика