Первичная природа и условия накопления осадочно-метаморфической толщи Приазовья


Кристаллический фундамент Приазовского массива сложен преимущественно глубокометаморфизованными докембрийскими образованиями, представленными различными по составу гнейсами и кристаллическими сланцами, амфиболитами и кальцифирами, полевошпатовыми, слюдистыми и магнетитсодержащими кварцитами, мигматитами, анатектическими и палингенными гранитоидами. Указанные породы образовались в процессе регионального метаморфизма и ультраметаморфизма первичных вулканогенных, осадочно-вулканогенных и главным образом осадочных толщ.

В пределах региона четко устанавливаются два типа разрезов метаморфических пород. К первому типу относятся глубокометаморфизованные первично вулканогенные и осадочно-вулканогенные образования (пироксен- и амфиболсодержащие гнейсы и кристаллические сланцы, амфиболиты, метаультрабазиты, анатектические гранодиориты и диориты) западно-приазовской серии архея, слагающие крупную региональную структуру первого порядка — Салтычанский антиклинорий.

Совершенно иной тип разрезов характерен для участков крупных синклинальных структур первого порядка (Корсакского синклинория, Белоцерковской и Центрально-Приазовской синклиналей), примыкающих к Салтычанскому антиклинорию соответственно с запада, севера и востока. В разрезах этих участков широко распространены биотитовые, гранатовые, графитовые, высокоглиноземистые гнейсы, мраморы и кальцифиры, мономинеральные, слюдистые, полевошпатовые и пироксен-магнетитовые кварциты, мигматиты и анатектические плагиограниты, относящиеся к центрально-приазовской серии нижнего протерозоя.

В процессе комплексного литолого-петрографического, формационного, петрохимического и геохимического изучения получены прямые доказательства первично осадочной природы гнейсовых образований центрально-приазовской серии. Основными признаками первичноосадочной природы этих пород являются: стратифицируемость их в разрезах, наличие базальных горизонтов мета гравелитов и мета конгломератов, седиментационной ритмичности, горизонтальной и косой слоистости, бластопсаммитовых структур, регенерированных зерен отдельных минералов.

При детальном послойном описании разрезов Центрально-Приазовской синклинали (бассейн рек Берды, Темрюка, Кальчика, Мариупольское рудное поле) и Корсакского синклинория (железорудные месторождения Куксунгур, Корсакское и Ново-Украинское) в них установлена четкая последовательность чередования метаморфических образований, сохраняющаяся по простиранию на десятки километров. В этих же разрезах выделены маркирующие горизонты, представленные мраморами, кальцифирами, магнетитовыми и безрудными кварцитами, графитовыми и высокоглиноземистыми гнейсами. Указанные разновидности метаморфических пород четко фиксируются в разрезах, выдерживаются по простиранию на значительные расстояния и сохраняют основные черты своего минерального и химического состава при самых значительных колебаниях термодинамической обстановки, даже при интенсивном метаморфическом изменении в зоне ультраметаморфизма.

В результате детального изучения разрезов установлено, что: а) по характеру и последовательности чередования пород разрезы центрально-приазовской серии соответствуют типичным разрезам неметаморфизованных осадочных толщ; б) так же как и в разрезах осадочных пород, последовательность и характер чередования метаморфических образований отражают определенные фациальные условия накопления исходных осадков; в) одинаковая или близкая последовательность залегания определенных типов пород и наличие маркирующих горизонтов позволяют уверенно сопоставлять и увязывать разрезы различных участков.

Основным результатом комплексного изучения и сопоставления разрезов явилось стратиграфическое расчленение центрально-приазовской серии на четыре свиты (снизу вверх: темрюкскую, сачкинскую, каратышскую и осипенковскую), отвечающие четырем крупным седиментационным циклам.

В метаморфической толще Мариупольского рудного поля выделены:

1. Пачка карбонатных пород (верхняя часть разреза Темрюкской свиты) мощностью от 50 до 400 м, сложенная мраморами, кальцифирами и диопсид-плагиоклазовыми сланцами.

2. Пачка мигматизированных существенно терригенных пород (нижняя часть разреза сачкинской свиты) мощностью 400—500 м, сложенная биотитовыми, гранатовыми гнейсами и полевошпатовыми кварцитами. В основании пачки отмечен базальный горизонт метагравелитов и метаконгломератов.

3. Железорудная пачка мощностью от 10 до 205 м, сложенная магнетит-пироксеновыми, пироксен-магнетитовыми и гранат-магнетит-пироксеновыми кварцитами, биотитовыми гнейсами и амфибол-пироксеновыми кристаллическими сланцами.

4. Пачка кристаллических сланцев мощностью 40—160 м, сложенная пироксеновыми, биотит-пироксеновыми и биотит-амфиболовыми кристаллическими сланцами.

5. Карбонатно-графитовая пачка мощностью 25—105 м, последовательно включающая: базальный горизонт метагравелитов, горизонты высокоглиноземистых, ритмичнослоистых графит-биотитовых и графит-пироксен-биотитовых гнейсов с линзами кальцифиров, горизонты железистосиликатных пород и кристаллических сланцев.

6. Пачка ритмично-слоистых интенсивно мигматизированных биотитовых гнейсов (нижняя часть разреза каратышской свиты) вскрытой мощностью до 500 м. В основании пачки установлен базальный горизонт метагравелитов и метаконгломератов.

Особое внимание в ходе исследований уделено изучению слоистых текстур, бластопсаммитовых структур, регенерированных зерен минералов, седиментационной ритмичности, метагравелитов и метаконгломератов.

Первичная слоистая текстура достаточно четко зафиксирована в большинстве разновидностей метаморфических пород, слагающих разрезы крыльев Центрально-Приазовской синклинали, Мариупольского рудного поля, Куксунгурского месторождения и других участков Kopсакского син;клинория. Повсеместно она обусловлена закономерным чередованием слойков различного исходного состава, зернистости и окраски.

Горизонтальная слоистость линейного типа наиболее часто наблюдается в мономинеральных, слюдистых и полевошпатовых кварцитах темрюкской (реки Берда, Каратюк, Темрюк, Кальчик) и сачкинской (разрез терригенной пачки Юрьевского участка Мариупольского рудного поля) свит. Слоистость обусловлена чередованием слойков различного состава. Мономинеральный кварцевый состав одних слойков объясняется наличием в исходных кварцевых песчаниках кремнистого цемента. Другие слойки, сложенные обломками кварца или кварца и полевых штатов, обогащены биотитом, гранатом или силлиманитом. Эти минералы возникли за счет глинистого или карбонатно-глинистого цемента песчаников. Мощности отдельных слойков колеблются от долей миллиметра до 1 см; по простиранию эти мощности сохраняются на значительных расстояниях. Слойки, как правило, группируются в повторяющиеся пачки. Каждая пачка объединяет два слойка, один из которых имеет существенно кварцевый состав, а другой — кварц-полевошпатовый или кварц-полевошпат-слюдистый. Границы между отдельными слойками нерезкие: по мере приближения к полиминеральному слойку в кварцевом слойке постепенно увеличивается количество зерен полевых шпатов, чешуек биотита, а иногда кристаллов граната или силлиманита. Наличие повторяющихся пачек позволяет определять описываемую горизонтальную слоистость как ритмическую и направленно изменяющуюся.

В карбонатных породах горизонтальная слоистость отчетливо проявляется в последовательном чередовании слойков кальцитового или доломитового состава со слойками, обогащенными силикатными минералами (форстеритом, флогопитом, диопсидом).

В биотитовых, гранатовых, высокоглиноземистых и графитовых гнейсах чаще всего наблюдается пологоволнистая слоистость, образование которой связано с эпигенетическим искривлением ранее горизонтальных слойков при тектоническом воздействии. Светлые слойки сложены кварцевыми и полевошпатовыми обломками, сцементированными слюдистыми минералами (кварц-полевошпатовые песчаники с глинистым цементом). В составе темных слойков в одних случаях преобладают слюды, в других — слюды и гранат, слюды и силлиманит или слюды и графит (песчаники с глинистым, известковисто-глинистым цементом, иногда обогащенным органическим веществом). Слюдистые слойки силлиманит-биотитовых гнейсов Юрьевского участка часто обогащены регенерированными зернами циркона, ориентированными параллельно плоскости напластования. Мощность отдельных слойков колеблется от 0,2 до 10 мм.

Косая слоистость установлена в полевошпатовых и слюдистых кварцитах разрезов р. Темрюк и Юрьевского участка. Косослоистые серии видимой мощностью от 0,5 до 2,2 м примыкают друг к другу под углом 10—19°. Мощность отдельных слойков в сериях колеблется от долей миллиметра до 1—3 мм. Тонкие слойки обычно прямолинейны, реже пологоволнистые, всегда параллельны друг другу.

Довольно отчетливая косая слоистость выявлена в метагравелитах базального слоя карбонатно-графитовой пачки Мариупольского рудного поля, а также в биотит-амфиболовых гнейсах одного из участков разреза р. Каратюк (западное крыло Центрально-Приазовской синклинали). На этом участке косослоистые серии мощностью 0,9—1,5 м примыкают друг к другу под углом 7—10°. Мощность отдельных слойков в сериях колеблется от 0,5 до 2 мм; обычно слойки прямолинейны и параллельны друг другу. Слоистость обусловлена различным составом и соответственно окраской соседних слойков. Светлые кварц-полевошпатовые слойки содержат незначительную примесь биотита и амфибола (песчаники с известковисто-глинистым цементом); меланократовые, существенно биотит-амфиболовые слойки, скорее всего, образовались при метаморфизме кремнисто-мергелистых осадков.

На всех участках развития пород центрально-приазовской серии в кварцитах, биотитовых, гранатовых, высокоглиноземистых, графитовых, реже пироксеновых и амфиболовых гнейсах отмечены типичные бластопсаммитовые структуры. В полевошпатовых и слюдистых кварцитах участки с бластопсаммитовыми структурами сложены окатанными и полуокатанными зернами полевых шпатов и кварца, сцементированными скоплениями чешуек хлоритизированного биотита (рис. 62). Очень четкие бластопсаммитовые структуры отмечены в биотитовых и биотит-гранатовых гнейсах (рис. 63). Изредка реликты бластопсаммитовых структур наблюдаются в лейкократовых гранулитах, где окатанные и полуокатанные обломки кварца цементируются агрегатом мелких зерен граната, иногда с примесью чешуек биотита (кварцевые песчаники с известковистым или глинисто-извескковистым цементом).

Наряду с первичными структурно-текстурными признаками в кварцитах, биотитовых, гранатовых, высокоглиноземистых и графитовых гнейсах, реже в магнетитовых кварцитах, пироксеновых и амфиболовых гнейсах и кристаллических сланцах отмечаются регенерированные зерна отдельных минералов. Регенерированные зерна кварца установлены в мономинеральных кварцитах с мозаичной структурой, образовавшихся при метаморфизме кварцевых песчаников с кремнистым цементом. При регенерации окатанных и полуокатанных обломков кварца за счет кремнезема цемента в породе образовались мозаичные агрегаты кварцевых зерен изометричной формы. Первоначальные контуры обломков в регенерированных зернах распознаются по тонкой каемке слюдистых минералов, образовавшихся за счет глинистой примеси в кремнистом цементе (Юрьевский участок). Во всех указанных выше разновидностях гнейсов и кварцитов часто встречаются регенерированные зерна циркона, реже — апатита. В центральной части зерен четко различаются окатанные или полуокатанные обломки (ядра), обрастающие каймой регенерации.

В породах терригенной, железорудной, кристаллосланцевой и карбонатно-графитовой пачек Мариупольского рудного поля детально изучена седиментационная ритмичность. В разрезе терригенной пачки каждый из выделяемых ритмов начинается грубо- или крупнозернистым светлым кварцитом, постепенно сменяющимся серым средне-мелкозернистым кварцитом, обогащенным биотитом. Серый кварцит столь же постепенно сменяется биотитовыми, а затем силлиманит-биотитовыми и графит-силлиманит-биотитовыми гнейсами. В этом случае намечаются элементы фациального профиля: песчаник — глинистый песчаник — глина. Регрессивная часть ритмов во всех наблюдавшихся случаях отсутствует (прерывные ритмы). Малая глубина моря и мелкие перемещения береговой линии создавали благоприятную обстановку для образования перерывов, разграничивающих ритмы, сложенные мелководно-морскими отложениями.

Подобного типа ритмичность установлена и для карбонатно-графитовой пачки, в строении которой заметная роль принадлежит известковисто-глинистому материалу. В средних частях ритмов присутствует значительное количество пироксена (биотит-пироксенавые гнейсы) и органических примесей (рис. 64). Верхние части ритмов представлены кристаллическими сланцами основного состава и кальцифирами. Фациальный профиль этих ритмов выглядит следующим образом: песчаник — карбонатноглинистый песчаник — карбонатная глина — глинистый известняк. Ритмы карбонатно-графитовой пачки также являются прерывистыми и отражают мелководные условия осадконакопления. Некоторое возрастание роли карбонатного материала позволяет отнести их к бассейновым прерывным ритмам.

Четкие примеры седиментационной ритмичности установлены в железорудной пачке, где в каждом ритме наблюдаются как трансгрессивная, так и полная регрессивная его части. Это позволяет предположить, что осаждение железистого материала происходило в более глубоководных условиях, чем отложение материала терригенной и карбонатнографитовой пачек. При этом не происходило размыва регрессивных частей ритмов, а поэтому ритмы железорудной пачки следует отнести к бассейновым непрерывным.

Чередование пород, установленное в микроритмах, полностью повторяется в более крупном масштабе во всех седиментационных циклах, вплоть до самых крупных, соответствующих свитам. Повсеместно в ритмах последовательно выделяются метагравелиты, метапесчаники, метапелиты, железисто-кремнистые осадки и вновь метапелиты. Здесь, как и в микроритмах, первые четыре горизонта отвечают трансгрессивной части цикла, а последний — регрессивной.

При послойном изучении разрезов в метаморфической толще Мариупольского рудного поля установлено три горизонта метагравелитов и метаконгломератов, залегающих в основании терригенной и карбонатнографитовой пачек сачкинской и каратышской свит. Мощность базальных горизонтов колеблется от 0,5 до 10 м. Гальки конгломератоз, как правило, сложены кварцем и реже полевыми шпатами. Размеры галек колеблются от 1 до 12 см, а гравийных зерен — от 0,2 до 0,9 см по длинной оси.

В результате литологических исследований и выполненных различными методами (П. Ниггли, А. Симонен, А.Н. Заварицкий, Н.П. Ceмененко, Н.А. Доморацкий и В.К. Головенок) реконструкций первичного состава определены осадочные аналоги всех разновидностей метаморфических пород и в первом приближении выяснены условия накопления первично осадочной толщи центрально-приазовской серии. При этом установлено, что серия представляет собой толщу ритмичных континентальных, лагунных, прибрежно-морских и морских осадков, являющихся продуктами размыва мощных кор выветривания вулканогенных образований западно-приазовской серии.

Широкое распространение высокоглиноземистых гнейсов в ассоциации с кварцитами, аналогами которых являются континентальные глины жаркого влажного климата (вторичные каолины) и кварцевые песчаники, свидетельствует, скорее всего, о том, что накопление осадков в прогибах, окружающих Салтычанский срединный массив, происходило в условиях гумидного климата на фоне различных по интенсивности и длительности колебательных движений, обусловивших полиритмичный характер осадочной толщи. Наблюдаемая по мере продвижения снизу вверх по разрезу смена континентальных и лагунных фаций прибрежно-морскими и морскими свидетельствует о трансгрессивной направленности процесса осадконакопления. К максимумам трансгрессий было приурочено накопление хемогенных известковистых и кремнисто-железистых осадков, при метаморфизме которых образовались мраморы, кальцифиры и магнетитовые кварциты.





Яндекс.Метрика