10.03.2021

Формация графитоносных высокоглиноземистых гнейсов восточной части русской платформы


В пределах восточной части Русской платформы кристаллический фундамент, залегающий на глубинах более 1,5 км, вскрыт значительным числом скважин (более 3000). Плотность их на интенсивно разбуренных территориях (Татарский и частично Жигулевско-Оренбургский своды) настолько велика, что позволяет составить довольно полное представление о распространении главнейших типов пород.

В пределах архея выделяются две толщи, существенно отличающиеся по вещественному составу. Нижняя, отрадненекая толща, сложенная преимущественно основными кристалло-сланцами и гнейсами с подчиненными им габброидами, может быть отнесена к проторогенной вулканогенной формации. Верхняя, большечеремшанская — состоит из высокоглиноземистых парасланцев и гнейсов, перемежающихся с метаморфизованными основными вулканитами — вулканогенно-терригенная формация. Данные геофизических иcследований и изучения нерпового материала позволяют судить о площадной распространенности этих толщ, принимающих участие в строении крупных антиклинорных и синклинорных структур. На исследованной территории для них характерно преимущественно северо-восточное простирание.

О мощности выделенных формаций можно судить лишь весьма приближенно. Косвенными указаниями могут, видимо, служить ширина их выходов на эрозионном срезе фундамента. Высокоглиноземистая большечеремшанская толща сопоставляется с близкой по составу верхней частью кольской серии Балтийского щита, мощность которой оценивается рядом исследователей приблизительно в 3 км. В районе сплошного развития большечеремшанской толщи, охватывающем южную часть Татарского и северную часть Жигулевско-Оренбургского сводов, по 179 скважинам подсчитано, что около 40% вскрытий падает на биотит-гранат-кордиеритовые, биотит-гранат-кордиерит-силлиманитовые, биотит-гранат-гиперстен-кордиеритовые плагиогнейсы, иногда с значительным содержанием графита. В 20% скважин отмечены основные кристалло-сланцы, двупироксеновые плагиогнейсы, породы, близкие к габбро-норитам; около 22% составляют анортозиты, эндербиты, чарнокиты, около 14% — граниты и микропертитовые граниты, и, наконец — в единичных случаях обнаружены пироксениты и амфиболиты. Такой петрографический состав толщи позволяет рассматривать ее, как переслаивание вы-сокоглиноземистых (терригенных) образований и метаморфизованных основных вулканитов с линзоподобными сравнительно небольшими телами габброидов.

Графитоносные гнейсы и сланцы, входящие в состав большечеремшанской толщи, вскрыты многочисленными скважинами на Татарском своде, в Куйбышевском и Оренбургском Заволжье, спорадически — в северной части Волго-Уральской области и Саратовском Поволжье.

Для них характерны минеральные ассоциации, позволяющие относить породы к гранулитовой фации метаморфизма умеренных давлений:

Вследствие высокотемпературного диафтореза первоначальный состав пород несколько изменялся, и поэтому в ряде участков встречены ассоциации, отвечающие амфиболитовой фации метаморфизма:

Неоднократная метаморфическая переработка и процессы гранитизации, прослеживающиеся по смене минеральных ассоциаций, отражаются на цифрах абсолютного возраста. Наиболее высокие значения, полученные аргон-калиевым методом по биотиту, равны 1900—2000 млн. лет. Однако, судя по геологическим данным, эти цифры следует рассматривать как заниженные.

Высокоглиноземистые гнейсы и сланцы обладают отчетливой полосчатостью, обусловленной присутствием различно окрашенных минералов. Темные слойки (иногда очень тонкие — доли миллиметра) обогащены силлиманитом, биотитом, гиперстеном, шпинелью, графитом и лиловым или темно-сиреневым гранатом, светлые — кордиеритом или полевыми шпатами и кварцем. Такая полосчатость, видимо, является отражением первичной неоднородности — слоистости пород, усиленной в процессе регионального метаморфизма. Породы имеют крупнокристаллическую структуру (размер зерен в среднем 0,5—2 мм), часто наблюдаются располагающиеся параллельно сланцеватости кварц-микроклиновые прожилки (тонкопослойная мигматизация).

Наиболее важной петрохимической особенностью их является высокое содержание глинозема, достигающее в отдельных образцах наименее гранитизированных гнейсов 30% (табл. 30). Текстура, структура и химизм пород, наличие в них реликтов окатанных зерен акцессорных минералов (в частности циркона) указывают на их первично осадочную природу, что обычно и отмечалась изучавшими их исследователями.

Графит в этих породах наблюдается довольно часто, особенно в разностях, наиболее богатых глиноземом. Его содержание колеблется в значительных пределах — от долей до нескольких процентов. Наиболее типичная форма выделения — чешуйки и тонкие пластинки размером до 2—3 мм, часто отчетливо различимые макроскопически, располагающиеся всегда вдоль сланцеватости пород. В тектонически нарушенных участках графит образует налеты на зеркалах скольжения.

В масспектрометрической лаборатории МИНХ и ГП им. Губкина В.С. Прохоровым было проведено изучение изотопного состава углерода графитов из ряда образцов высокоглиноземистых гнейсов (табл. 31).

Полученные значения bС13 колеблются в пределах, близких к таковым в графитах из докембрийских сланцев и гнейсов других районов Русской платформы и Алданского щита. Примерно такие же интервалы колебаний bС13 известны для углерода, выделенного из заведомо биогенных образований. Эти данные также подтверждают предположение о первично осадочном генезисе описываемых пород и возможности накопления в них органического материала.

Вместе с тем, следует учитывать, что изотопный состав архейских гнейсов несет на себе следы значительной метаморфической переработки, неоднородность которой может быть причиной довольно большого разброса полученных значений. В этой связи обращает на себя внимание графит из высокоглиноземистого гнейса Черниговской площади Куйбышевского Завольжья (см. табл. 30, анализ 4), значительно измененный поздними процессами кислотного выщелачивания, в результате которых в породе появились новообразованные мусковит, фибролит, кварц. Графит явно перекристаллизован, произошла его концентрация в отдельных зонах. Породы трещиноваты, по геофизическим данным, они располагаются в зоне разлома. Столь интенсивная переработка могла привести к обогащению легким изотопом углерода (bС13 = 3,39%).

Изучение битуминозности пород фундамента проводилось многими исследователями. За исключением единичных случаев нахождения нефти в погребенных корах выветривания, поступление которой связывали с латеральной миграцией из примыкающих осадочных отложений, содержание битумоидов оказывается либо очень невысоким (n*10в-4 — n*10в-3 %), либо они полностью отсутствуют.

В большинстве случаев отмечалась связь более высоких содержаний битумоидов не с какими-либо осредненными типами пород, а с наиболее трещиноватыми зонами фундамента. При этом люминесцентно-микроскопические исследования показали, что наиболее часто битумоиды приурачиваются к мельчайшим трещинам в породах и к значительно измененным зернам полевых шпатов, т. е. имеют явно вторичное происхождение. Новая серия анализов, проведенных в лаборатории МИНХ и ГП им. Губкина Н.Г. Зиминой для образцов высокоглиноземистых пород из различных районов Волш-Уральской области (люминесцентно-битуминологический анализ с применением последовательно хлороформного и спиртобензольного растворителей), показала, что некоторое повышение содержания легкого маслянистого битума (до 0,0012%) сопутствует обычно повышению общего содержания свободного углерода (0,46—0,35%) и часто наблюдается в графитосодержащих разностях. Восстановление первичного облика высокоглиноземистых графитоносных гнейсов проводилось с помощью петрохимической диаграммы Н.А. Доморацкого, на которой большая часть анализов высокоглиноземистых гнейсов и сланцев располагалась в поле первично осадочных образований.

Анализ полученных результатов позволяет предположить, что глинистые породы, из которых формировались большечеремшанские высокоглиноземистые и в том числе графитоносные гнейсы, содержали довольно свежие переотложенные продукты выветривания, полученные в значительной степени за счет разрушения основных магматических и метаморфических пород.

Возможность восстановления тектонической обстановки формирования метапелитов рассматривалась в работе А. А. Маракушева и др. Авторами показано, в частности, что отношение Na:К в пелитах протогеосинклинальных структур Тихоокеанского кольца близко к 1, в эвгеосинклиналях оно колеблется от 1 до 0,5, а пелиты миогеосинклиналей являются наиболее калиевыми (Na : К < 0,5). Нанесение результатов анализов высокоглиноземистых пород Волго-Уральской области на диаграмму А.А. Маракушева (рис. 59) показывает, что они вообще отличаются несколько меньшей щелочностью. Естественно, что аналогии глубокометаморфизованных древних пород с кайнозойскими пелитами Тихоокеанского кольца ожидать вряд ли возможно. Вместе с тем, если снять региональный фон гранитизации, в той или иной мере сказывающейся на описываемых породах, и исключить наиболее измененные гранитизацией разности, то преобладающее количество точек расположится в полях метапелитов эвгеосинклиналей и протогеосинклиналей.

Генетический тип первичных глинистых отложений может быть уточнен путем сравнения их состава со средним химическим составом магматических пород по методу, предложенному В.К. Головенком для высокоглиноземистых сланцев среднепротерозойской пурпольской свиты Байкальской горной области.
Формация графитоносных высокоглиноземистых гнейсов восточной части русской платформы

Петрохимическая близость многих высокоглиноземистых пород Волго-Уральской области к основным магматическим и супракрустальным образованиям отрадненской толщи и в то же время первично глинистый характер их заставляет предполагать наличие длительного континентального перерыва, разделявшего процесс осадканакопления в архее, во время которого формировалась кора выветривания отрадненских пород, впоследствии переотложившаяся и давшая начало большечеремшанской существенно глинистой толще. Подобные перерывы отмечались в архее многими исследователями.

Наряду с глинистым материалом из выветривающихся основных пород в бассейны, видимо, выносилось большое количество железа и щелочноземельных металлов, что и обусловило значительную дифференцированность литохимического состава большечеремшанской толщи — в ней имеются пироксенсодержащие гнейсы и сланцы и даже диопсидиты (Плотниковская площадь в Куйбышевской области).

Обращает на себя внимание широкая распространенность формаций высокоглиноземистых пород архея, которые известны на Балтийском и Украинском щитах, а также практически в пределах всей Русской платформы. Они вскрыты скважинами вдоль северного борта Пачелмского прогиба, в Боенской и Щелковских скважинах Подмосковья, являются существенной составной частью архейского прибалтийского комплекса. Аналогичные породы большой мощности встречены в архейских отложениях Алданского и Анабарского кристаллических массивов, а также в нижнем докембрии других континентов. Исследовавшая архейские отложения Восточной Сибири Н.В. Фролова отмечает, что архейские седиментогенные породы «не имеют каких-либо резких изменений мощности и состава на очень большом пространстве», что, видимо, полностью справедливо и для формации высокоглиноземистых гнейсов Русской плиты. Такие особенности дают основание предполагать формирование этих пород в несколько иных, чем фанерозойокие, геосинклинальных бассейнах, прежде всего гораздо более обширных, и в условиях слабо дифференцированных тектонических движений.

Наличие в высокоглиноземистых породах в качестве весьма частого компонента послойно располагающихся чешуек графита позволяет говорить о первичной обогащенности этих существенно морских осадков органическим веществом.





Яндекс.Метрика