10.03.2021

Первичный состав и особенности осадконакопления метаморфизованных глинистых пород пурпольской свиты докембрия в Восточной Сибири


В последние годы все большее количество исследователей приходит к выводу, что даже при весьма глубоких метаморфических преобразованиях регионального плана метаморфические породы сохраняют основные черты состава исходных осадков. Довольно убедительно факт сохранности химического состава пород при метаморфизме был показан в работах В.Ю. Головенка на примере высокоглиноземистых пород пурпольской свиты Патомского нагорья. Примечательно, что по мере усиления метаморфизма высокоглиноземистые породы меняют свой состав довольно постепенно по следующим стадиям: хлорит-серицит-пирофиллитовые сланцы —> дистен-хлоритоидные и дистеновые сланцы —> дистен-ставролитовые и дистен-ставролит-гранатовые сланцы и гнейсы.

Анализ химического состава высокоглиноземистых пород, находящихся в разных метаморфических зонах (табл. 38, рис. 66), показывает, что в целом химический состав пород не испытывает значительных колебаний. В одних пределах сохраняется содержание щелочей — элементов, обладающих наибольшей миграционной способностью. В общем выдерживается содержание окислов железа во всех метаморфических разновидностях пород. Небольшие колебания содержаний глинозема и кремнезема вполне объяснимы не миграцией элементов в процессе метаморфизма, а нахождением пород в различных фациальных условиях, что подтверждается палеогеографическими реконструкциями. Анализ поведения второстепенных и летучих компонентов показывает, что окислы марганца и фосфора при метаморфизме не меняют своих содержаний, а потери при прокаливании и кристаллизационная вода резко сокращают содержания в направлении увеличения степени метаморфизма. Указанное обстоятельство, очевидно, связано с потерей летучих компонентов, входящих в потери при прокаливании, и воды в результате термальной проработки пород. Незначительные изменения содержаний окислов щелочноземельных элементов в сторону увеличения объяснимы в данном случае несколько различной фациальной обстановкой формирования осадков.
Первичный состав и особенности осадконакопления метаморфизованных глинистых пород пурпольской свиты докембрия в Восточной Сибири

Высокоглиноземистые породы пурпольской свиты в процессе региональных метаморфических преобразований в целом сохраняют свой первоначальный химический состав. Такая сохранность химического состава позволяет использовать его в качестве информативного источника для изучения метаморфических пород, в частности, для восстановления исходного состава осадков.

С целью количественной оценки предполагаемого состава исходного осадка высокоглиноземистых пород пурпольской свиты нами использована методика литохимических пересчетов седиментогенных кристаллических пород на компоненты исходного осадка, предложенная О.М. Розеном и несколько измененная автором. Указанная методика предполагает, что химический состав пород существенно не изменялся в процессе метаморфизма. Учитывая многообразие состава глинистых минералов в глинах, при литохимических пересчетах, удобнее всего использовать реальный состав наиболее характерных типов глин. Располагая полными силикатными анализами метаморфических первично глинистых пород, можно ввести их в расчет как определенные компоненты исходного осадка. При пересчетах пород на компоненты исходного осадка использовался эталонный состав глин.

Эталонный состав дает возможность установить пропорциональную зависимость окислов в каждом типе глин. Учитывая, что щелочи входят в кристаллическую решетку гидрослюдистых минералов, очевидно, расчеты следует начинать именно с них. Для вывода коэффициентов пропорциональности удобнее воспользоваться буквенными обозначениями. Обозначим К2О, Na2O, SiO2, Al2O3, FeO типовых гидрослюдистых глин соответственно через а, b, с, d, е, а те же окислы в расчетной породе через а', b', с', d', е'. Из пропорциональной зависимости щелочей в типовом составе глин можно рассчитать необходимое количество двуокиси натрия для связи его с двуокисью калия в гидрослюдистой глине:

Из пропорциональной зависимости между одной из щелочей и кремнеземом в типовом составе гидрослюдистых глин можно рассчитать потребное количество кремнезема для гидрослюдистой глины:

Расчетное количество глинозема для гидрослюдистой глины определится из соотношения кремнезема и глинозема в типовом составе гидрослюдистой глины:

поэтому, подставляя значение с', получим

Определим далее потребное количество окислов железа из пропорционального отношения глинозема и железа в типовом составе гидрослюдистой глины:

отсюда, подставляя значение d', получим

Нетрудно заметить, что во всех вычисленных значениях окислов фигурирует отношение a'/a, которым мы обозначили отношение двуокиси калия в расчетной породе к двуокиси калия в типовом составе гидрослюдистой глины. Очевидно, это отношение постоянно в расчетах и является коэффициентом пропорциональности (коэффициентом щелочности). Однажды вычислив значение данного коэффициента и подставляя его цифровые значения в выведенные ранее формулы, можно определить процентное содержание окислов, пошедших на образование гидрослюдистой глины в расчетной породе. Суммарное содержание окислов составит общее содержание гидрослюдистой глины в исходном осадке.

Для связи оставшегося количества глинозема и кремнезема в глину каолинитового состава обратимся к эталонным составам. В глинах каолинитового типа основная пропорциональная зависимость, очевидно, существует лишь между кремнеземом и глиноземом, в то время как щелочные элементы и окислы железа являются примесью и могут находиться в различных количествах. Количество кремнезема, пошедшего на образование каолинитовой глины в расчетной породе, определится как разница между общим количеством кремнезема и количеством кремнезема, связанным в глину гидрослюдистого состава. Из пропорции между кремнеземом и глиноземом в эталонных глинах и расчетной породе легко рассчитать потребное количество глинозема для связи с кремнеземом в каолинитовую глину.

Окислы железа, не являющиеся обязательным компонентом каолинитовых глин, могут существовать в свободном виде, вне связи с другими окислами либо входить в состав лептохлоритов. Остаток щелочей, после расчета гидрослюдистых глин, войдет, по-видимому, как примесь в состав рассчитанной каолинитовой глины. Сумма окислов, вошедших в состав каолинитовых глин, даст общее содержание глин такого типа в исходном осадке. Окислы, не вошедшие в расчет глин каолинитового и гидрослюдистого типа или оставшиеся после пропорциональной связи, очевидно, существовали в исходном осадке в свободном виде, либо в виде минералов-примесей.

После проведения литохимических пересчетов вводится поправка на содержание второстепенных и летучих компонентов, которые были исключены до расчетов. Сумма этих окислов составит величину поправки, которая пропорционально относится на каждый рассчитанный компонент. Затем состав предполагаемого первичного осадка с учетом введенной поправки вновь приводится к 100%. В табл. 39 приведены результаты пересчетов высокоглиноземистых пород пурпольской свиты на предполагаемые компоненты исходного осадка.

Анализ изменения исходного состава высокоглиноземистых пород в палеогеографическом и литологическом аспектах позволяет прийти к следующим выводам (рис. 67). В зоне, максимально приближенной к областям питания (Алданский щит и Нижне-Тунгусский палеоблок), осадки состояли преимущественно из глин каолинитового и гидрослюдистого составов с примесью свободного глинозема и окислов железа. В этой зоне, в районе Лонгдорского антиклинория, визуально и в шлифах устанавливаются скопления гидратов глинозема в виде примеси в высокоглиноземистых породах, а также диаспоровых конкреций, содержание которых достигает 7% от объема вмещающих пород, и незначительных по мощности (20 см) пластов и линзовидных тел пород диаспорового состава. Кроме того, известны скопления окислов железа в виде пластов и горизонтов гематитовых пород значительной (до 60 м) мощности и протяженности (до 30 км). По мере удаления от областей сноса вглубь палеобассейна (хлоритоидные сланцы) исходный состав глинистого осадка в общих чертах сохранялся, однако происходило сокращение содержаний свободного глинозема. Визуально устанавливается меньшее количество конкреционных диаспоритов в хлоритоидных сланцах по сравнению с хлорит-серицит-пирофиллитовыми. Пластовые и линзовидные тела пород диаспорового состава отсутствуют. Еще далее вглубь палеобассейна (дистен-хлоритоидные и дистеновые сланцы) из состава глинистых пород совершенно исчезают гидраты глинозема, уменьшается содержание каолинитовых и возрастает содержание гидрослюдистых глин. Появляется кремнезем в свободном виде.

Исходные составляющие дистен-ставролит-гранатовых пород еще более бедны каолинитовыми глинами, зато в них большую роль приобретают глины гидрослюдистого состава и свободный кремнезем.

Таким образом, по мере удаления от областей сноса, довольно четко намечается разубоживание исходного глинистого осадка высокоглиноземистыми компонентами — каолинитом и гидратами глинозема.

В советской литературе принято деление бокситовой залежи На три генетических зоны, сменяющих друг друга по мере удаления от областей сноса: а) зону ближнего выклинивания, б) зону промышленных бокситов или среднюю и в) зону дальнего выклинивания. В свете такого деления можно предполагать, что район распространения хлорит-серицит-пирофиллитовых сланцев (юго-восток Лонгдорского антиклинория) с конкрециями, прослоями и линзами диаспоровых бокситов находится в зоне дальнего выклинивания бокситовой залежи и сама залежь, очевидно, должна располагаться ближе к области сноса, т. е. в зоне сочленения Лонгдорского антиклинория и западного склона Алданского щита.

В районе Чуйского антиклинория свободный глинозем установлен пока лишь в результате литохимических пересчетов и непосредственными наблюдениями не выявлен, хотя нередко кремниевый модуль хлоритоидных сланцев этого района достигает 1. Это заставляет более осторожно подходить к перспективной оценке данного района на бокситы, хотя приблизительно также можно наметить положение бокситовой залежи.

В заключение следует коротко остановиться на подготовке исходного материала для литохимических пересчетов. О.М. Розен в качестве исходных данных для пересчетов предлагает использовать усредненный химический состав пород по n — количеству силикатных анализов. Нам представляется целесообразным следующий путь подготовки исходных данных. Намеченный для литохимических пересчетов объект (пласт, горизонт) опробуется на всю мощность небольшими сколками (согласно различным инструкциям количество проб должно быть не менее 30), которые объединяются в одну пробу, представляющую собой среднюю по составу пробу данного объекта. Последняя подвергается полному силикатному анализу. В результате вместо n — количества дорогостоящих силикатных анализов можно ограничиться лишь одним. Поскольку литохимические пересчеты могут являться информативным источником для комплекса палеогеографических исследований целесообразно производить их в различных точках выбранного объекта, распределенных на площади с целью установления и объяснения закономерностей изменения исходного состава осадков.





Яндекс.Метрика