Шунгитсодержащие толщи докембрия Карелии, их литологические особенности и условия формирования

На основании исследований последних лет в разрезе шунгитсодержащих отложений заонежской свиты было выделено две подсвиты: нижняя и верхняя. Нижняя подсвита на всей площади Онежской структуры представлена тонкозернистыми доломитами кварц-серицит-хлоритовыми (песчано-глинистыми) и кварц-серицит-карбонатными (песчано-глинисто-карбонатными); подчиненное положение занимают полевошпат-кварцевые алевролиты и песчаники. Породы обладают серо-зеленой окраской и в большей своей части мелкоритмичной горизонтальной слоистостью. Образования верхней подсвиты резко отличны от нижележащих обильным появлением в составе пород вулканогенного материала.

Вулканогенный тип разреза верхней подсвиты представлен в большей своей части многочисленными покровами лав, маломощными прослоями шунгитсодержащих туфов, туффитов, известняков и кремнистых пород.

В осадочно-вулканогенном типе разреза выявлены наиболее мощные пласты шунгитовых пород с высоким содержанием углерода. Здесь в разрезе установлено три цикла I порядка, соответствующих в стратиграфическом отношении пачкам.

Первая пачка (первый цикл I порядка) мощностью 160—220 м, имеет в основании пласт шунгитовой породы с содержанием углерода до 35—75%. Порода характеризуется включениями неправильной, миндалевидной, изогнуто-линзовидной формы тонкокристаллического альбитового и альбит-хлоритового состава. В участках, обогащенных альбитом, шунгитовое вещество занимает промежутки между кристаллами альбита. В породе нередко наблюдается псевдобрекчиевая текстура. Химический состав шунгитовой породы указывает на недосыщение ее кремнеземом и повышенное содержание натрия. Мощность пласта достигает 12—25 м.

Выше разрез имеет груборитмичное строение. Ритмы, мощностью в 2—3 м, в большей своей части выражены чередованием слойков витрокластических туфов, шунгито-альбитовой породы, реже известковистых туфов или известняков. Кровлю ритмов слагают шунгитовые породы, по составу аналогичные описанным выше. Среди пород этой части разреза встречены маломощные покровы тонколейстовых диабазов.

Верхняя часть первой пачки представлена псаммитовыми витролитокристаллокластическими туфами, известковистыми их разностями и шунгитсодержащими туфами с алевролитовой структурой, с содержанием углерода до 12—20%. Породы слагают ритмы различной мощности от 0,15—0,25 м до 0,6—1 м. Значительное развитие приобретают в этой части разреза известняки, сначала отдельные прослои с актинолитом, выше шунгитсодержащие, нередко с примесью туфогенного материала. Среди известняков в кровле пачки встречен маломощный в 0,2—0,4 м слой кремнистой (лидитоподобной) шунгитсодержащей породы, которая завершает первый цикл осадконакопления.

Вторая пачка (второй цикл I порядка) имеет мощность до 220—240 м. Нижняя часть пачки обладает груборитмичным строением. Ритмы, мощностью 2—5 м в нижней и до 10—15 м в верхней части горизонта, сложены в подошве литокристаллокластическимм туфами и туффитами псаммитовой, алевролитовой и пелитовой структуры. В породах наблюдается горизонтальная микроритмичная слоистость. Слойки в подошве обогащены сульфидами, а в кровле — шунгитовым веществом. Здесь же встречены прослои пелитоморфных, иногда шунгитсодержащих доломитов мощностью 0,2—0,4 м. К кровле ритмов нарастает содержание шунгитового вещества, располагающегося по слоистости среди тонкокристаллической кварц-серидитовой породы. Кровля крупных ритмов на две трети его мощности сложена шунгитовой породой с содержанием углерода от 20 до 45%. Микроскопически в породе наблюдаются включения тонкокристаллических агрегатов кварца и серицита, иногда мелкочешуйчатого биотита в виде сгустков, линз и слойков кварц-серицитового состава. Мощность пластов шунгитовых пород в этой части разреза соответственно возрастает снизу вверх по разрезу от 2 м до 8—10 м.

Средняя часть разреза второй пачки сложена пластами шунгитовых пород мощностью от 2—5 м до 25—35 м, с содержанием углерода от 35 до 65%. По химическому составу это высококремнистые породы, со значительным содержанием калия. Микроскопически на черном фоне породы наблюдаются включения криптокристаллических агрегатов кварца (халцедона) и реже тонкочешуйчатого серицита. При этом в породе образуются зональные, концентрически-зональные, местами псевдобрекчиевидные текстуры. В нижней части пласта шунгитовая порода содержит слойки серицит-кварцевого состава с пятнистой или комковатой (до глобулярной) микроструктурой. Пласты шунгитовой породы чередуются с покровами афанитовых диабазов с миндалекаменной текстурой в кровле.

Верхнюю часть второй пачки разреза осадочно-вулканогенного типа слагает горизонт шунгито-лидито-доломитовых пород. В разрезе наблюдается последовательное наслоение (снизу вверх) четко отграниченных друг от друга слоев шунгитовых пород с содержанием углерода до 75% и мощностью в 2—3 м; шунгитсодержащих полнокристаллических доломитов мощностью 2—5 м, иногда с онколитоподобными водорослевыми остатками и слоев лидитов среди них мощностью в 2—3 м. В последних обнаружены остатки синезеленых водорослей. Горизонт шунгито-лидито-доломитовых пород мощностью в 15—20 м завершает второй цикл I порядка верхней подсвиты.

Третья пачка (третий цикл I порядка) установлена полностью, известная мощность ее 80 м. Образования третьей пачки представлены в основании туфогравелитами и гравелитами с примесью мелкогалечного материала, а выше — тонким переслаиванием песчаников и алевролитов с туфогенным материалом, шунгитсодержащей кварц-серицит-биотитовой породы и доломитов.

Вулканогенно-осадочный тип разреза, установленный в районе Шунгского месторождения, сходен по характеру своего строения и составу пород с осадочно-вулканогенным. Однако среди образований этого типа разреза отсутствуют грубые пирокластические породы и покровы диабазов. Неизвестен в разрезе пласт шунгитовой породы основания первой пачки, а в средней части второй пачки отсутствует горизонт мощных пластов шунгитовой породы с высококремнистой минеральной основой. В целом объем экзогенного материала превышает количество эндогенного. Комплекс шунгито-лидито-доломитовых пород в вулканогенно-осадочном типе разреза имеет более четкое строение и значительную мощность, достигающую 80 м. В лидитах здесь обнаружены органические остатки и Cорг.

Литологические и палеовулканологические исследования, проведенные на площади Онежской структуры, позволили составить палеофациальную схему для образований заонежской свиты верхнего ятулия (рис. 56).

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что накопление образований нижней подсвиты происходило в условиях бассейна карбонатно-глинистого осадконакопления, который продолжал существовать и в период формирования шунгитсодержащих пород верхней подсвиты. Одновременно с началом вулканической деятельности в бассейне начинается накопление шунгитового вещества в непосредственной близости от вулканических центров.

Шунгитовое вещество содержится практически во всех разновидностях пород верхней подсвиты, при этом, чем мельче обломочный материал (экзогенный или эндогенный), тем больше порода содержит углерода. Ho наиболее богатые углеродом шунгитовые породы (до 35—75%) являются хемогенными осадками. Они сочетаются в разрезе с покровами эффузивных основных пород и их туфами.