21.03.2021

Первичная природа основных параметаморфитов чарнокитовых серий


Вопрос о первичной природе основных кристаллических сланцев считается одним из главных вопросов происхождения многих докембрийских комплексов.

Работа основана на материалах, собранных автором в пределах щитов и массивов Евразии и Африки (Анабарском, Енисейском, Украинском, Мадрасском, Гвинейско-Либерийском и Туарегском), а также на литературных данных по другим регионам земного шара.

Все существующие методы петрохимических пересчетов, в том числе и разработанные автором показали, что разделение исследуемых метаморфитов на орто- и паратипы невозможно. Известные методы лишь позволяют выделить из общего числа нерасчлененных основных чарнокитов те, которые не укладываются в рамки химизма магматических образований. Из 422 химических анализов основных метаморфитов чарнокитовых серий (в том числе 107 оригинальных анализов автора) были выделены 142 образца, ложащихся постоянно в поля осадочных пород, 150 образцов оказались первично магматическими, а 130 — располагались в полях неопределенности, что не исключает отнесения части их к первично осадочным образованиям. Следует полагать, что существующие методы установления первичной природы основных метаморфитов все еще недостаточно эффективны: геохимические методы не дают пока еще высокой степени надежности, а применение структурных ограничено из-за большой редкости реликтовых пара- и ортоструктур в метаморфитах гранулитовой фации. В связи с этим определение дометаморфической природы пластовых основных метаморфитов чарнокитовых серий, не имеющих реликтовых структур и не обладающих экстраординарным составом, в настоящее время практически оказывается крайне затруднительным.

С целью определения первичной природы основных пород чарнокитовых серий автором совместно с В.К. Дудаковым и В.Н. Груфановым были изучены газово-жидкие включения из них. В результате этих исследований оказалось, что первично осадочные породы содержат весьма существенные количества низкотемпературных (40—100°) включений, а первично магматические — их полностью лишены. Помимо указанных низкотемпературных максимумов, на гистограммах T—АР первично осадочные породы характеризуются еще двумя пиками: 350—450° С и в меньшей степени — 580—650° С. Последние, несомненно, связаны с захватом метаморфогенных межгранулярных растворов при росте кристаллов в P—T условиях амфиболитовой (до 450°) и роговообманково-гранулитовой фаций (до 650°), что четко подтверждается соответствующими минеральными парагенезисами. В отличие от этих пиков низкотемпературные максимумы обусловлены включениями, возникшими, очевидно, еще до метаморфизма, в процессе осадконакопления. О седиментогенной природе этих включений свидетельствуют их полное отсутствие в первично магматических породах, термическая характеристика и специфическая морфология, принципиально отличная от морфологии метаморфогенных включений.

Возможной причиной такой положительной корреляции между природой орто- и парачарнокитов и типом получаемых при их анализе декриптограмм является, по-видимому, хорошая герметичность определенного числа первичных включений, сохранивших генетическую информацию даже при региональном метаморфизме гранулитовой фации.

Низкотемпературные пики обычно очень отчетливы и отражают на гистограммах от 45 до 66% газовыделений при нагревании образца основного параметаморфита (рис. 20). Исследование большого количества основных пород чарнокитовых серий показало, что путем изучения газово-жидких включений можно с высокой степенью достоверности определять первичную природу рассматриваемых пород.
Первичная природа основных параметаморфитов чарнокитовых серий

Проведенное разделение исследуемых метаморфитов на орто- и паратипы дало возможность определить методами математической статистики средний состав последних и провести сравнительный дисперсионный анализ (табл. 46). Сопоставление основных парачарнокитов с фанерозойскими осадочными отложениями показало, что исходными породами наших образований являются глинисто-карбонатные осадки.

Распространенное мнение о том, что глины не могут служить исходным материалом для амфиболитов и основных гранулитов по той причине, что в них калий преобладает над натрием, в свете приведенных данных следует считать ошибочным. Среди обширной гаммы изученных глинисто-карбонатных и глинисто-карбонатно-железистых осадочных пород фанерозоя выявлено немало таких, химические составы которых идеально укладываются в рамки колебаний составов основных чарнокитов, в том числе и по щелочам. Такие осадки характерны для пестроцветных толщ, соленосных формаций и, вообще, явно тяготеют в подавляющем большинстве к аридным областям осадконакопления.

Полученные в результате проведенных сопоставлений выводы подтверждаются рядом экспериментальных работ и, в частности, работами Виара и Сабатье, получившими из природных монтмориллонита и доломита (глина кейпера) при Т=400° С и P в несколько сотен бар «офитовую» ассоциацию плагиоклаз + пироксен + амфибол, тождественную парагенезисам основных чарнокитов.

Таким образом, экспериментальные данные и анализ среднего состава основных парачарнокитов показывают, что они могут образовываться при метаморфизме осадочных пород. Наиболее вероятными исходными породами при этом являлись глинисто-карбонатные. Высокая степень достоверности этого вывода дала возможность провести тщательные сопоставления химизма исследуемых нами пород с глинистыми и глинисто-карбонатными осадками.

Для изучения особенностей осадконакопления и климата был рассмотрен ряд характеристик геохимических параметров. Наилучшие результаты дали: кремневый модуль (рис. 21), содержание TiO2 (рис. 22), индекс зрелости, соотношение R2O3 : SiO2, а также содержание ряда малых элементов (Ta, Nb, Yb, Co, Ni, Zn и др.). Кроме того, в целях уточнения реконструкции первичной природы основных чарнокитов исследованы нерегенерированные акцессорные минералы (рис. 23).

Как показано Е.П. Акульшиной, индекс зрелости I = Al2O3:Na20 является надежным показателем степени аридности климатов. Главная масса основных чарнокитов характеризуется низкими значениями I < 10, что соответствует аридным или семиаридным климатам. Лишь около 20% изученных основных чарнокитов могут быть отнесены к формированиям гумидного климата. Аналогичные результаты получаются и при определении отношения суммы полуторных окислов к кремнезему. Более 80% исходных осадков наших метаморфитов характеризуется величиной R2O3 : SiO2 = 0,20-0,50, что соответствует, по В.И. Попову, умеренному или пустынному поясу. На аридные условия при осадкообразовании указывают и результаты сопоставления концентраций названных выше малых элементов в исследуемых породах и в фанерозойских осадках.

Анализ приведенного фактического материала позволяет получить следующую информацию об особенностях осадконакопления и палеоклиматических условиях, имевших место при формировании исходного вещества рассматриваемых основных чарнокитов:

1) исходный осадок был представлен карбонатным материалом со значительной добавкой глинистого и железистого вещества. Отдельные единичные образцы, возможно, имели в качестве исходного не пелитовый, а алевролитовый или песчаный граувакковый материал;

2) формирование глинисто-карбонатного вещества имело место в разнообразных фациальных условиях (см. рис. 21—22): в пелагических (Пе), прибрежных (Пр), лагунных (Л) и в условиях кор выветривания (К). Оно происходило в широком диапазоне климатических условий: около трех четвертей образцов образовалось в условиях аридного или семиаридного климата и лишь 20% — в условиях гумидного.

Литохимические методы пересчетов, разработанные О.М. Розеном и примененные к исследуемым метаморфитам с некоторыми уточнениями, позволяют существенно углубить и расширить наши представления о характере дометаморфических осадков и об особенностях их формирования.

Результаты массовых пересчетов химических анализов основных чарнокитов подтверждают сделанный ранее предварительный вывод о минеральном составе дометаморфических осадков как карбонатно-глинистых образований (рис. 24). Их состав оказывается очень пестрым и в общем виде может быть представлен (в %): глинистыми минералами 35—80, карбонатами 10—50, железистыми минералами 5—25, кварцем и полевыми шпатами 0—25.

Глинистые минералы представлены монтмориллонитом, гидрослюдами и каолинитом (рис. 25). Количество первого составляет 50—95% глинистой фракции. Каолинит отмечен в трети изученных образцов в количестве от нескольких процентов до 50—60%. В последнем случае исчезает гидрослюда. Образцы, содержащие все три названных глинистых минерала, единичны.

Карбонатная часть основных пород чарнокитовых серий представлена кальцитом и доломитом, отмеченными примерно в равных количествах. В нескольких образцах пересчеты показывают незначительные содержания магнезита (2—5%). Железистые минералы представлены шамозитом и гидроокислами железа. Кварц и полевые шпаты распространены в дометаморфических осадках неравномерно. Кварц отмечен в 75% изученных образцов в количестве от нескольких процентов до 25—26%. Полевые шпаты выявлены лишь в 20% пересчитанных анализов в количестве 5—10%. Характерно их полное отсутствие в тех образцах, где отмечен каолинит.

Таким образом, данные минерального состава исходных осадков подтверждают сделанные выше выводы. На аридность климата в период осадконакопления со всей определенностью указывает исключительная редкость каолинита, широкое развитие незрелых пестрых осадков с заметной ролью полевых шпатов, высокая магнезиальность карбонатной части, вплоть до появления в отдельных образцах магнезита. Отмеченная специфика восстановленного минерального состава различных типов пород ряда основных чарнокитов и наличие в них заметных количеств псаммитовых зерен циркона и рутила исключают возможность образования подавляющего большинства рассмотренных пород в пелагических условиях.

Полученные данные позволяют оценить основные породы чарнокитовых серий как дополнительный источник информации о составе и условиях осадконакопления раннедокембрийских высокометаморфизованных толщ, наряду с такими характерными породами, как кварциты, мраморы и др.





Яндекс.Метрика