22.03.2021

Петрохимический анализ и типизация докембрийских бассейнов осадконакопления (на примере Кольского полуострова)


На современном этапе развития учения об осадочной геология докембрия при изучении метаморфических комплексов вырисовывается общая проблема реконструкции палеофациальных условий и эволюции осадконакопления древнейших бассейнов.

Одним из путей реконструкции палеофациальных условий и эволюции осадконакопления древнейших бассейнов — литолого-химический подход на основе сопоставления признаков, определяющих, с одной стороны, степень проработки субстрата (степень зрелости) в области сноса, а с другой — степень седиментационной сортировки материала в процессе формирования бассейна. Эти два фактора контролируются в первую очередь структурным положением бассейна седиментации. Поэтому для наглядности были выбраны два раннедокембрийских бассейна восточной части Балтийского щита, наиболее контрастно различающихся по своей структурно-тектонической позиции и представленных ныне гранулитовым комплексом и свитой кейв.

Супракрустальные толщи гранулитового комплекса относятся к зонам максимально активизированных прогибов с наибольшей степенью разрушения и преобразования фундамента и приурочены к главному Беломорскому шву, расположенному на сочленении Кольского и Беломорского мегаблоков. Кейвский синклинорий, по-видимому, формировался на жестком стабилизированном (протоплатформенном) фундаменте с длительным периодом пенепленизации и континентального режима, предшествующего накоплению осадков сланцевой пачки свиты кейв. По тектоническому положению кейвский синклинорий приурочен к осевой, наиболее стабильной части Кольского мегаблока.

При определении степени зрелости пород области сноса и дифференциации вещества в бассейне седиментации могут быть использованы следующие параметры: A = Al2O3/(SiO2+ К2О + Na2O + MgO) — показатель зрелости материала пород областей сноса и S = SiO2/(K2O+Na2O) — показатель степени дифференциации осадков.

При петрохимических построениях были использованы химические анализы пород из коллекции авторов и литературные данные.

Анализ диаграммы А—S (рис. 1) показывает резкие различия химического состава осадков, последовательно заполнявших рассматриваемые бассейны. Это в первую очередь находит свое отражение в характере и размерах контуров полей вариаций составов пород, соответствующих свит и пачек.

Для отложений гранулитового комплекса отмечается изометрический характер контуров, последовательно расширяющихся вверх по разрезу (I—IV), их локализация в области, соответствующей полям слабо дифференцированных осадков (граувакки, аркозы), отсутствие корреляции между параметрами диаграммы (рис. 2). Это свидетельствует о слабой сортировке осадочного материала особенно на ранних этапах развития бассейна (поля I, II) и низкой зрелости пород областей сноса, что отвечает модели осадконакопления бассейнов трогового типа.

Прямо противоположная тенденция наблюдается в распределении полей точек коэффициентов осадочных пород кейвской серии. Максимальную площадь на диаграмме занимают контуры полей пород, соответствующих начальным этапам седиментации (пачка А). Четко вырисовывается этапность в образовании осадков кейвского бассейна. Первым этапом (пачка А) было отложение перемытых продуктов верхних горизонтов коры выветривания, о чем свидетельствует пестрый и резко дифференцированный состав осадков. Отмечается одновременное присутствие в разрезе пород с повышенным содержанием Fe, Al, Si, Mn, т. е. типичных продуктов сиалитной коры выветривания. Вверх по разрезу наблюдается сокращение размеров контуров и степени дифференцированности пород (пачка Д).

Закономерная смена этапов в развитии бассейнов фиксируется и по характеру корреляции между параметрами диаграммы (рис. 2). Если для пород гранулитового комплекса отсутствует направленная корреляция между параметрами А и S, то в отложениях свиты кейв наблюдается последовательная эволюция в степени дифференцированности осадков снизу вверх по разрезу (от пачки А к пачке Д). Так, в отложениях пачки А наблюдается четкая прямая корреляция между указанными параметрами, что свидетельствует о максимальном и синхронном влиянии обоих факторов на формирование осадков. Уже в период формирования пачки Г корреляция между параметрами A и S имеет обратную направленность и тенденцию, аналогичную образованиям гранулитового комплекса, т. е. степень дифференцированности осадков в верхних горизонтах кейвской серии резко падает.

Различия в характере дифференцированности осадков сравниваемых комплексов выявляются и при рассмотрении диаграмм, отражающих соотношения между элементами, которые могут быть использованы как индикаторы изменений условий осадко-накопления (MnO—Fe2O3, TiO2—Al2O3).

В отложениях свиты кейв максимальные количества Fe и Mn, как уже отмечалось, зафиксированы в породах пачки А, образовавшихся за счет размыва верхних горизонтов профиля коры выветривания, и резко падает в вышележащих отложениях, являющихся продуктами каолинитовых корней коры выветривания (рис. 3). Единый источник Fe и Mn в осадках свиты кейв подтверждается четкой положительной корреляцией между этими двумя элементами. Для нижних горизонтов отложений гранулитового комплекса в отличие от свиты кейв отмечаются минимальные содержания железа и марганца. По-видимому, эти осадки были продуктами размыва фундамента кислого состава без признаков кор выветривания. Некоторое повышение содержания железа и марганца отмечается в отложениях кандалакшской свиты. Максимальные содержания марганца (1,21%) зафиксированы в меланократовых сланцах (туффитах?) порьегубской свиты. Отсутствие связи марганца с нижележащими породами, а также отсутствие корреляции между марганцем и железом позволяет предположить привнос марганца в процессе вулканизма.

Предположение о различии в характере источника марганца в отложениях гранулитового комплекса и свиты кейв подтверждается также и диаграммой MnO—S, MnO—А (рис. 4). Если в отложениях гранулитового комплекса концентрация MnO практически не зависит от степени зрелости и дифференцированности осадков, то для отложений свиты кейв видна четкая обособленность полей, соответствующих осадочным толщам с различной степенью зрелости и дифференцированности.

Аналогичный характер соотношений концентраций и корреляционных связей, обусловленный указанными выше факторами, подтверждается и диаграммами TiO2 — Al2O3 (рис. 5).

Таким образом, выявленные петрохимические особенности осадочных пород кейвской серии свидетельствуют об их формировании в достаточно обширном стабилизированном бассейне с высокой степенью дифференциации осадочного материала. Последовательность в смене состава осадков снизу вверх по разрезу: осадки с аномально высоким содержанием Fe, Al, Mn, Si (пачка А), —> первично каолинитовые осадки (пачка Б), —> кремнистые породы (пачка В), —> гидрослюдисто-монтмориллонитовые глины (пачка Г), —> посадки смешанного пелито-псаммитового типа (пачка Д) позволяет предполагать, что эти отложения являются перемытыми продуктами кор выветривания латеритного типа («перевернутый» профиль кор выветривания низкого пенеплена).

Подобный тип осадконакопления характерен для бассейнов, формирующихся в пределах стабильных участков земной коры платформенного типа с длительным периодом пенепленизации и образования мощных кор выветривания в областях сноса.

Отсутствие четкой корреляции между параметрами диаграмм: А—S, MnO—Fe2O3, TiO2—Al2O3, MnO—A, MnO—S для отложений гранулитового комплекса, а также изометричность контуров полей на них свидетельствуют о низкой зрелости пород областей сноса и слабой дифференцированности осадочного материала, что соответствует характеру осадконакопления в бассейнах тектонически активных зон. Признаки вулканизма, фиксируемые по поведению целого ряда петрогенных элементов, также не противоречат развитию первичной структуры гранулитового комплекса по троговому типу.

Все изложенное позволяет считать, что тектоническое положение изученных докембрийских бассейнов в значительной мере определяло петрохимическую специфику накапливающихся в них осадков. Такая функциональная связь между составом метаморфических толщ и их тектоническим положением дает возможность применять литологохимические методы при реконструкции условий осадконакопления в бассейнах раннего докембрия.





Яндекс.Метрика