Зоны регионального эпигенеза и метаморфизма осадочных пород

Изучение изменений осадочных пород составляет важную проблему литологии, особенно литологии и осадочной геологии докембрия. В настоящем сообщении дается опыт систематики зон прогрессивного эпигенеза и метаморфизма для пород различного возраста в ряде обследованных нами регионов (табл. 11).

Примером осадочной формации, крайне незначительно измененной эпигенезом, является никопольская платформенная формация неогена, почти горизонтально залегающая на южной окраине Украинского щита. Осадочные породы формации, мощностью до 300 м, представлены песками и алевритами с пластами глин, окисных (часто окисленных) и карбонатных марганцевых руд.

Алеврито-песчаные породы состоят главным образом из слабо отсортированных обломков кварца, в значительно меньшей степени из полевых шпатов, сцементированных сингенетическим кальцитовым цементом.

Характер карбонатного цемента поровый, иногда со своеобразной сферолитовой кристаллизацией; крустификационные выделения кальцита у обломков редки. Разъедания обломков карбонатами почти не отмечается. Все это свидетельствует о незначительности процессов преобразования пород и взаимодействия обломков с цементом. Марганцевые руды представляют собой обогащенные окислами и карбонатами марганца соответствующие терригенные породы. В алеврито-песчаных рудах поры среди обломков занимают псиломелан, местами манганит, вторично обезвоженный пиролюзит. Породы и руды этой молодой платформенной, не подвергшейся дислокациям и вулканизму, формации соответствуют зоне первичного обломочного и хемогенного материала начального (раннего) эпигенеза.

На более высокой стадии изменений пород находится девонская субплатформенная формация Джаильминской мульды Центрального Казахстана, сложенная кремнисто-глинисто-известняковыми породами с пластами железо-марганцевых и полиметаллических руд. Типы пород и руд джаильминской формации характеризуются существенной перекристаллизацией и формированием новообразованных структур. Глинистый материал в значительной степени преобразован в тонкодисперсные хлориты и гидрослюды; иногда отмечаются вермикулитоподобные образования и серицит. Рудные минералы — гематит, магнетит, браунит, иногда и гаусманит — образуют хорошо выраженные кристаллические скопления идиоморфного и неправильно-округлого вида.

Джаильминская формация отражает дальнейшую — среднюю (глубокую) стадию прогрессивного эпигенеза и соответствуют низам глубинного эпигенеза по А.Г. Коссовской и В.Д. Шутову.

Примером осадочных формаций, находящихся на стадии позднего (глубинного) эпигенеза, являются зеленокаменная девонская эффузивно-осадочная эвгеосинклинальная формация Магнитогорского синклинория Восточного Урала, нижнекембрийская песчано-карбонатная формация Алданского щита и разнообразные эффузивно-осадочные кембрийско-верхнепротерозойские миогеосинклинальные формации Кузнецкого Алатау и сопредельных областей, юга Дальнего Востока, вплоть до Китайско-Корейского щита.

Характерной особенностью пород и руд магнитогорской девонской формации, имеющей мощность до 10 км, являются их сильная дислоцированность и динамометаморфизм (точнее динамоэпигенез), приведшие к образованию за счет пироксен-полевошпатовых порфиритов, хлорит-серицитовых и серицитовых сланцев. Породы подвергались интенсивному эпигенезу — зеленокаменному перерождению с частичным преобразованием пироксенов в амфиболы, кальциевых плагиоклазов в соссюрит, с широким развитием хлоритизации. Кремнистые породы, марганцевые и железные руды при этом почти не изменялись.

Базальные песчаные горизонты нижнекембрийской песчано-глинисто-карбонатной платформенной формации чехла Алданского щита отличаются широким развитием перового регенерационного, местами бластового кварцевого, а также отчасти и полевошпатового (ортоклазового, микроклинового, в том числе и решетчатого) цемента. В породах формации наблюдается новообразование карбонатов, серицита и гидрослюд. В доломитах и известняках еще сохраняются сгустковые и оолитовые седиментационные структуры. Характерна раскристаллизация новообразований титанистых минералов: анатаза, брукита, рутила.

В Кузнецком Алатау широко распространены нижнекембрийско — верхнепротерозойские тонко- и мелкокристаллические, местами среднекристаллические карбонатные породы, на Усинском месторождении марганца — родохрозитовые и магнанокальцитовые руды с развитием сгустковых седиментационных структур. Пелитовый материал в породах и рудах кузнецко-алатауской формации кембрий — позднепротерозойского возраста преобразован до гидрослюд. Залегающие ниже по разрезу верхнепротерозойские эффузивно-осадочные породы кондомской свиты преобразованы уже до фации зеленых сланцев хлоритовых, а местами и актинолитовых сланцев.

В прогибах Малого Хингана и бассейна р. Уссури, заложившихся на дорифейских (досинийских) срединных массивах — отторженцах Китайско-Корейского щита, верхняя часть разреза малохинганской кембрийсхо-верхнепротерозойской формации, мощностью в 6—8 км, представлена известняками, доломитами, магнезитами, песчано-сланцевыми и кварцитовыми породами с пластами железных и марганцевых яшмовидных, в том числе и родохрозитовых руд. Пелитовый материал содержит хлорит и серицит; нередко присутствуют эпидот, чешуйки графита. Карбонатные породы малохинганской формации, за исключением магнезитов, часто сохраняют сгустковую и оолитовую структуры. Рудные минералы формации представлены гематитом, сидеритом, магнетитом, браунитом, родохрозитом, гаусманитом, находящимися в хлорит-серицитовой и кварцевой массе.

Последующие прогрессивные изменения пород и руд, фиксируемые появлением мусковита и широким развитием биотита за счет мусковита, хлоритов и рутила, знаменуют собой переход от эпигенеза к метаморфизму. Так, среднепротерозойские породы Дальнего Востока, относящиеся к союзненской свите и ее аналогам, соответствуют биотитовой, альмаидиновой (или нередко биотит-альмандиновой), ставролит-дистеновой и силлиманитовой зонам раннего (начального) метаморфизма.

Среднепротерозойские породы ляохэской серии и ее аналогов в синклинориях Китайско-Корейского щита характеризуются меньшей степенью метаморфизма, чем одновозрастные породы срединных массивов, развитых севернее. Среднепротерозойские карбонатные породы (известняки, доломиты, магнезиты) сравнительно слабо мраморизованы, в них часто отмечаются хорошо сохранившиеся водорослевые остатки и седиментационные структуры и текстуры. Они сопровождаются хлорит-серицитовыми, нередко мусковитовыми, местами актинолитовыми, тальковыми сланцами, а также ставролит-серицитовыми сланцами. В этих разрезах ставролитовая зона, как можно предполагать, предшествует биотитовой.

Исходя из изложенного, видимо, следует считать типично метаморфическими породами лишь дорифейские толщи. Более молодые породы являются, очевидно, эпигенетизированными, по крайней мере, в изученных районах.

Нижележащие сильно складчатые нижнепротерозойско-верхнеархейские толщи, слагающие фундамент Китайско-Корейского щита и срединных массивов его северо-восточного раздробленного выступа, характеризуются большей степенью метаморфизма пород и соответствуют двуслюдяной и роговообманковой зонам, когда в карбонатных породах возникают диопсид и гиперстен.

Архейские толщи щитов (например, Алданского и других), наиболее подверженные воздействию магм (от ультраосновного до гранитного состава), характеризуются регионально развитыми диопсидовыми мраморами и гнейсами, нередко гиперстенового, чарнокитового типа, разнообразными гранулитовыми, эклогитовыми породами. Эта стадия изменения пород может быть отнесена к позднему (глубинному) метаморфизму, а на древней поверхности Луны породы этой стадии, протекавшей в специфических (вакуумных, безгидросферных, приповерхностных) условиях, представлены лишенными кристаллизационной воды в минералах, а также трехвалентного железа пироксен-анортитовыми образованиями, имеющими абсолютный возраст 2,5—4,5 млрд. лет.

Изменения пород в процессе регионального эпигенеза и метаморфизма проходят на фоне обеднения кислородом, а также дегазации. Проявлением этих процессов является «углекислое дыхание Земли», по А.В. Сидоренко. Одновременно протекают обезвоживание и преобразование глинистого вещества: каолинитов и монтмориллонитов в гидрослюды и хлориты, а затем — в мусковиты, биотиты, амфиболы и пироксены. Скачки этих прогрессивных изменений пород отмечаются широким развитием хлоритов, далее биотитов, а еще далее — пироксенов, соответствующих началу глубинного эпигенеза, началу метаморфизма и началу глубинной стадии метаморфизма, а в лунных условиях широко проявленному, но неодновременному расплавлению твердого остова поверхности планетного тела.