10.03.2021

Литология и формационные особенности архейских образований юга Восточной Сибири


Восстановление первичных литолого-петрографических и формационных особенностей пород, подвергшихся глубоким метаморфическим преобразованиям, показано на примере комплексного литолого-геохимического изучения архейских пород Алданского щита, Хамар-Дабана и Центрального Прибайкалья, метаморфизованных на уровне гранулитовой и амфиболитовой ступеней.

В составе алданской серии центральной части Алданского щита выделяется три крупных литологических комплекса: иенгрский, тимптон-ский и джелтулинский, которые соответствуют трем различным частям разреза серии.

Иенгрский литологический комплекс сложен кварцитами, биотит-, гранат-, силлиманит- и кордиеритсодержащими глиноземистыми и высокоглиноземистыми (с содержанием Al2O3 более 25%) гнейсами, иногда с графитом, амфиболитами, амфиболовыми и пироксен-амфиболовыми основными кристаллическими сланцами. Кварциты и гнейсы обычно тесно перемежаются в разрезе, образуя устойчивую ассоциацию, характерную только для этой части алданской серии. Они, как правило, обладают отчетливой полосчатостью, а в кварцитах иногда встречаются текстуры, напоминающие слоистость и знаки ряби терригенных пород. Характерно постоянное присутствие в кварцитах и гнейсах округлых (возможно окатанных) зерен циркона и цирконов с «ядрами», а также неравномерное распределение акцессорных минералов по отдельным слойкам.

По особенностям химического состава значительная часть иенгрских гнейсов отвечает гидрослюдистым и каолинит-гидрослюдистым глинам, а в отдельных случаях, при высоком (до 40—50%) содержании глинозема, они приближаются к глинам каолинитового типа. В кварцитах, как правило, содержащих не менее 85—90% SiO2 отсутствуют реликтовые обломочные структуры, однако их текстурные признаки, тесная парагенетическая ассоциация с высокоглиноземистыми метапелитами и некоторые геохимические особенности сближают их с обломочными кварцевыми породами. Так, например, в породах иенгрокой под-серии устанавливается отчетливая тенденция роста величины титанового модуля параллельно с увеличением содержания кремнезема и уменьшением глинозема, что характерно для дифференцированных толщ терригенного происхождения и, как показывает анализ литературных материалов, не свойственно кремнистым хемогенным осадкам. По содержанию ряда малых элементов (Zr, Ba, Sr, V, Mn) и по количеству акцессорного циркона иенгрские кварциты также близки к некоторым кварцевым песчаникам протерозоя и заметно отличаются от хемогенных силицитов. Эти данные позволяют считать, что дометаморфическим субстратом для большей части иенгрских гнейсов и кварцитов явились, главным образом, глубокодифференцированные терригенные осадки. Такое предположение подтверждается и характером связей между химическими элементами в этих породах. Для них типична ассоциация титана, алюминия, циркония и галлия, которая имеет наиболее сильные отрицательные связи с кремнием, марганцем и стронцием.

В составе тимптонского литологического комплекса преобладают амфибол- и пироксенсодержащие кристаллические сланцы и амфиболиты. He менее широко развиты амфибол- и пироксенсодержащие гнейсы и плагиогнейсы. Поскольку значительная часть этих пород образовалась при метасоматической переработке кристаллических сланцев, их первичная природа здесь не рассматривается. Второстепенную роль в разрезе комплекса играют «глиноземистые» (главным образом гранат-биотитовые и биотитовые) гнейсы, кальцифиры, доломитовые и доломит-кальцитовые мраморы и кварциты.

Среди основных кристаллических сланцев тимптонского комплекса выделяется несколько разновидностей. Одни из них обладают, как правило, отчетливой полосчатостью и пространственно тесно связаны либо с прослоями мраморов или кальцифиров (диопсидовые, диопсид-скаполитовые сланцы), либо с прослоями «глиноземистых» гнейсов (гиперстеновые и двупироксеновые разности). По текстурным и геохимическим особенностям эти кристаллические сланцы и «глиноземистые» гнейсы близки образованиям вышележащего джелтулинского комплекса и, так же как и последние, являются, по-видимому, производными осадочных или осадочно-вулканогенных пород.

Другая группа кристаллических сланцев (амфиболовые, двупироксеновые, двупироксен-амфиболовые), слагающих совместно с производными по ним гнейсами и амфиболитами основную часть тимптонского комплекса, характеризуется массивными или неяснополосчатыми текстурами. В отдельных случаях они образуют тела, границы которых в целом несогласны с вмещающими породами. Изредка в этих сланцах отмечаются реликты диабазовой и габбро-диабазовой структур. По петрохимическим особенностям большая часть пород этой группы соответствует основным магматическим образованиям и наиболее близка к траппам древних платформ и океаническим толеитам. По геохимическим ассоциациям они также весьма напоминают магматические породы и характеризуются наличием отчетливо выраженных фемафильной и фельсифильной групп элементов. По-видимому, среди основных кристаллических сланцев тимптонского комплекса преимущественным развитием пользуются метавулканиты.

Джелтулинский литологический комплекс сложен различными «глиноземистыми» гнейсами, нередко графитсодержащими, и кристаллическими сланцами (гиперстеновыми, двупирюксеновыми, диопсидовыми, диопсид-скаполитовыми) с прослоями кальцифиров, кальцитовых и доломитовых мраморов. Эти породы, закономерно чередуясь в разрезе, образуют ритмы различных порядков (от долей метра до первых десятков метров), причем наиболее сложная и отчетливая ритмичность присуща нижней, пестрой по составу, части комплекса. Большая часть джелтулинских пород обладает отчетливой полосчатостью, довольно тонкой в нижней и более грубой в верхней частях комплекса и содержит округлые зерна циркона и цирконы с «ядрами». По химическому составу «глиноземистые» гнейсы более всего соответствуют осадочным породам типа граувакк, гиперстеновые и двупироксеновые кристаллические сланцы — карбонатсодержащим грауваккам и туффитам, а диопсидовые и диопсид-скаполитовые сланцы — мергелям или карбонатно-вулканомиктовым образованиям. Геохимические ассоциации во всех этих породах и сопутствующих им мраморах характеризуются наличием эндогенных групп элементов, однако некоторые типичные для магматических пород ассоциации в них отсутствуют. Совокупность имеющихся данных позволяет предположить, что джелтулинский литологический комплекс образовался за счет химически слабо дифференцированных осадочных пород, возможно с примесью вулканогенного материала.

Значительные различия в степени дифференциации осадков, давших начало образованиям иенгрского, тимптонского и джелтулинского комплексов, подтверждается сравнением ряда петрохимичесмих параметров (отношение Na20 : К2О, Al2O3: Na2O, MgO : CaO).

Проведенная реконструкция исходного состава метаморфических пород алданской серии Дает основание для выделения в ее составе «до-метаморфических» формаций. Формационный ряд алданской серии довольно специфичен и не может быть удовлетворительно сопоставлен ни с одним из формационных рядов более молодых образований, поскольку в ее составе наряду с толщами, близкими к платформенному типу (иенгрский и, по особенностям вулканизма, тимптонский комплексы), присутствуют образования, напоминающие геосинклинальные формации («граувакковая» терригенная и «флишоидная» карбонатно-терригенная формации джелтулинского комплекса). Специфика алданского метаморфического комплекса заключается также в том, что при значительных мощностях слагающих его толщ, интенсивной их складчатости и широком развитии гранитоидов отмечается выдержанность характера разреза серии на значительных расстояниях и отсутствие в пределах всей центральной части Алданского щита отчетливой структурноформационной зональности. Сочетание таких особенностей не характерно для постархейских образований, формировавшихся в условиях платформенно-геосинклинального этапа развития Земли.

Архейские образования Хамар-Дабана и Прибайкалья, входящие в структуру южного обрамления Сибирской платформы, представлены слюдянской и прибайкальской сериями, являющимися стратиграфическими аналогами. В составе этих серий выделяется по три литологических комплекса, отвечающих трем частям разреза серий.

Нижний харадабанско-харатольский литологический комплекс слюдянской серии сложен глиноземистыми (биотитовыми, гранат-биотитовыми, силлиманит-кордиерит- и андалузитсодержащими, нередко с графитом) гнейсами, основными (известковистыми) кристаллическими сланцами и карбонатными породами, которые закономерно чередуясь, образуют серию мезоритмов мощностью от 600 до 1000 м. Нижние части ритмов представлены преимущественно глиноземистыми гнейсами, средние — основными кристаллическими сланцами, верхние — карбонатными породами, иногда с линзами апатит-диопсид-иварцевых пород. В средних частях мезоритмов наблюдается ритмичность более высоких порядков.

Глиноземистые гнейсы обладают грубо- или неяснополосчатой, реже тонкополосчатой текстурой. Весьма характерно наличие в них округлых (возможно окатанных) зерен циркона и постоянная примесь графита, концентрирующаяся главным образом в силлиманит- и кордиеритсодержащих разностях. По особенностям химического состава глиноземистые гнейсы тяготеют к химически слабодифференцированным алевропсаммитовым породам грауваккового типа. Геохимические ассоциации и корреляционные связи малых и петрогенных элементов близки к таковым эндогенных образований.

Основные кристаллические сланцы (диопсидовые, скаполит-диопсидовые, амфибол-диопсидовые, кальцит-скаполитпдиопсидавые, амфиболовые) характеризуются, как правило, тонкополосчатой структурой и иногда ясно выраженной градационной слоистостью; весьма характерно тонкое чередование их с мраморами, кальцифирами и глиноземистыми гнейсами. В отличие от пород предыдущей группы в них отмечаются более мелкие зерна акцессорного циркона, а графит, как правило, отсутствует.

Геохимические особенности основных кристаллических сланцев позволяют рассматривать их как метаморфический аналог смешанных карбонатно-терригенных пород, в частности мергелей и карбонатных глин, возможно, содержащих тонкую примесь вулканогенного материала. Корреляционные связи элементов в этой группе пород приближаются к типу, свойственному слабо дифференцированным осадочным породам. Ассоциации, характерные для эндогенных пород, сохраняются в виде «осколков» (Cr—Ni; Co—Fe; Sc—V), но корреляционные связи внутри них ослаблены, а сами фрагменты входят в новые геохимические ассоциации, отличные от эндогенных (так Cr и Ni тесно связаны со щелочами и стронцием).

Карбонатные образования этого уровня представлены мраморами, а также скаполит-диопсидовыми и форстерит-диопсидовыми кальцифирами. Состав карбонатных пород на территории Хамар-Дабана определенным образом изменяется. Если в восточной его части представлены существенно кальцитовые мраморы, то на западе широко развиты также кальцит-доломитовые и доломитовые разности, заметно обогащенные большинством малых элементов (за исключением марганца и стронция).

В западной части Хамар-Дабана с мраморами ассоциируют апатит-диопсид-кварцевые породы, которые совместно с диопшдовыми кварцитами, кальцит-диопсид-кварцевыми породами и мономинеральными кварцитами образуют линзы и прослои мощностью от 10 до 50 м в верхней части одного из мезоритмов описываемого литологического комплекса (обрубский горизонт). Для них характерна тонкополосчатая текстура, обусловленная частой перемежаемостью тонких прослоев названных пород, и своеобразный химический состав, характеризующийся высоким содержанием кремнезема (до 90%), наличием пятиокиси фосфора (до 18%), несколько повышенным содержанием бария, значительными колебаниями содержания окиси кальция (до 28%) и окиси магния (до 18%).

По характеру залегания, текстурным признакам и особенностям химизма эта группа пород обнаруживает большое сходство с хемогенными фосфатоносными кремнисто-карбонатными осадками. Об их осадочном происхождении свидетельствует также характер геохимического ряда подвижности элементов, типичный для экзогенных образований с высокой степенью химической дифференциации.

В Прибайкалье харадабанско-харагольскому комплексу соответствует маломорский литологический комплекс, сложенный глиноземистыми гнейсами, кварцитами, кальцитовыми мраморами, основными кристаллическими сланцами и кальцифирами. По своим литологическим особенностям, строению, характеру ритмичности он имеет много общего с харадабанско-харагольским комплексом. Отличие заключается в постоянной довольно значительной примеси графита во всех типах пород (его количество в глиноземистых гнейсах нижней части комплекса достигает 20%), а также в широком распространении ассоциации мраморов и кварцитов, слагающих верхние части мезоритмов. Мраморы маломорского комплекса отличаются от кальцитовых мраморов восточной части Хамар-Дабана большим набором элементов-примесей и их повышенным содержанием.

Сравнение геохимических особенностей маломорских кварцитов с неметаморфизованными кварцевыми породами терригенного и хемогенного происхождения показало, что по концентрации ряда элементов (Аl, Ti, Zr, Mn, Ba, Sr) они близки к хемоганным силицитам. О том же свидетельствует наличие характерной ассоциации углеродистого вещества с ванадием, серебром, медью, находящихся в графитистых кварцитах в относительно повышенных количествах в сравнении с безграфитовыми разностями. Кроме того, в карбонатных породах и кварцитах наряду с группировкой элементов, обладающих экзогенными связями, выделяется геохимическая группа фемафилов, наличие которой, возможно, объясняется примесью в осадках вулканогенного материала.

Средний безымянский литологический комплекс слюдянcкой серии представляет собой мощную толщу, «глиноземистых» гнейсов с несколькими мощными пачками мраморов. Среди гнейсов выделяются две литолого-петрохимические разновидности: в первую входят биотитовые, гранат-биотитовые, гиперстен-биотитовые гнейсы и плагиогнейсы, иногда кордиерит- и силлиманитсодержащие, во вторую объединяются гнейсы, содержание одновременно не менее трех высокоглиноземистых минералов (гранат, силлиманит, кордиерит). Обе разновидности гнейсов перемежаются между собой, образуя в ряде случаев ритмично построенные пачки (мощностью от 0,5—1 до 3—5 м), где нижние части сложены гнейсами первой группы, а верхние — второй. Для гнейсов характерна слабая графитизация, причем отчетливо устанавливается обогащение графитом более глиноземистых разностей. Текстура гнейсов, как правило, тонкополосчатая, а в отдельных случаях в гранат-биотито-вых гнейсах отмечается слоистость, напоминающая косую слоистость терригенных пород.

По петрохимическим особенностям гнейсы первой разновидности близки к осадочным алевропсаммитовым породам типа граувакк или к смешанным осадочно-вулканомиктовым образованиям, а гнейсы второй разновидности — к гидрослюдистым глинам. Ассоциации малых элементов указывают на некоторую сохранность эндогенных (Cr—Ni, Cr—Mg, Ti—Sc, Fe—Mn и др.) и наличие экзогенных связей (в частности сильной положительной связи алюминия, титана, циркония), появившихся в ходе химического выветривания.

Перечисленные литолого-геохимические черты пород безымянского комплекса позволяют полагать, что данный комплекс гнейсов образовался за счет терригенных глинистых и алевропсаммитовых образований, (напоминающих аспидную формацию.

Стратиграфическим аналогом описанного комплекса являются приольхонский амфиболит — гнейсовый литологический комплекс, сложенный преимущественно глиноземистыми (биотитовыми, гранат-биотитовыми) и амфиболовыми гнейсами, амфиболитами и резко подчиненными им мраморами, диопсидовыми силлиманит- и кордиеритсодержащими гнейсами и кварцитами. Для комплекса в целом характерно отсутствие закономерного чередования указанных пород за исключением отдельных частей, где присутствуют карбонатные породы, дающие в ассоциации с глиноземистыми гнейсами ритмично построенные пачки мощностью до первых метров.

Глиноземистые гнейсы приольхонского комплекса обычно обладают грубой полосчатостью и петрохимически близки гнейсам безымянского комплекса, отличаясь меньшим количеством прослоев, отвечающих по составу пелитовым осадкам. Геохимические связи между элементами носят характер типичный для эндогенных образований. По-видимому глиноземистые гнейсы приольхонского комплекса образовались за счет слабо химически дифференцированных осадков грауваккового ряда, возможно богатых примесью вулканомиктовых пород.

Амфиболиты, гранат- и пироксенсодержащие амфиболиты, амфиболовые гнейсы слагают в составе комплекса мощные (до 1000 м) пачки. Они обладают массивными, реже слабополосчатыми текстурами. По содержанию петрогенных и малых элементов, а также по характеру корреляционных связей между ними данные породы соответствуют основным магматическим образованиям и наиболее близки к базальтам и андезит-базальтам андезит-базальтовой формации подвижных областей.

Перевальско-култукский литологический комплекс, слагающий верхнюю часть слюдянской серии, весьма близок охарактеризованному ранее харадабанско-харагольскому комплексу. Отличительной чертой его является большая роль силлиманит- и кордиеритоодержащих разностей в группе глиноземистых гнейсов, наличие гиперстен-биотитовых гнейсов и более значительное содержание в породах примеси графита, достигающее в некоторых горизонтах промышленных концентраций. Максимальные содержания графита приурочены к гнейсам с повышенным содержанием глинозема, возникшим за счет алевропелитовых или пелитовых пород.

В Прибайкалье соответствующий ему святоносский литологический комплекс характеризуется преобладанием доломитовых и кальцитовых мраморов, основных кристаллических сланцев при подчиненном развитии кварцитов, «глиноземистых» гнейсов и амфиболитов. Для данного комплекса характерно ритмичное строение. При этом мезоритмы (мощностью 600—900 м) распадаются на ритмы более высоких порядков (100—50 м) вплоть до элементарных ритмов, мощность которых исчисляется первыми метрами. Каждый ритм независимо от порядка имеет двучленное строение. В нижней и средней частях комплекса, где широко развиты карбонатные породы, основание ритма имеет гнейсово-сланцевый состав, а верхняя часть — существенно карбонатный. В верхней части комплекса ритмичность выражена закономерным чередованием глиноземистых гнейсов с диопсидовыми или диопсид-скаполитовыми и двупироксеновыми кристаллическими сланцами, к которым иногда присоединяются амфиболиты.

По своим геохимическим особенностям глиноземистые гнейсы, основные кристаллические сланцы и амфиболиты сходны с породами маломорского и приольхонского комплексов и также представляют собой соответственно песчано-глинистые, глинисто-карбонатные и вулканогенные образования. Преобладающие в составе святоносского комплекса карбонатные породы отличаются от мраморов маломорского и приольхонского комплексов повышенной магнезиальностью и значительно более низким содержанием малых элементов.

Анализ дометаморфических формаций, выделенных на основании изложенных материалов в составе слюдянской и прибайкальской серий (см. табл. 35), приводит к выводу о близости слагающих эти серии толщ к образованиям геосинклинального типа и о существовании на слюдянско-прибайкальском уровне структурно-формационной зональности. Если слюдянская серия характеризуется набором осадочных формаций, близких к миогеосинклинальным, то в составе прибайкальской серии развиты осадочно-вулканогенные образования, близкие к формациям эвгеосинклинального типа. Отсутствие среди них таких типично геосинклинальных формаций, как офиолитовая, опилит-кератофировая и флишевая, вероятно, объясняется спецификой геосинклинального режима слюдяноко-прибайкальского времени.

Таким образом, при анализе литолого-геохимических особенностей глубокометаморфизованных образований юга Восточной Сибири выясняется, что в течение архейского периода геологического развития на этой территории происходило формирование осадочных и осадочно-вулканогенных толщ, сходных с различными в геотектоническом отношении образованиями более молодого возраста. Это приводит к выводу о существовании здесь к концу архейского периода достаточно дифференцированной земной коры.





Яндекс.Метрика