25.03.2021

Геохимия раннепротерозойских углеродистых ассоциаций Кольского региона


Формирование основного объема протерозойских углеродсодержащих пород Кольского региона связано со второй половиной карельской эпохи, которая после решения Уфимского совещания понимается как раннепротерозойская. Относящиеся сюда углеродистые метаосадки приурочены главным образом к двум уровням докембрийского разреза — суйсарскому (пильгуярвинская, хосиярвинская и отчасти ильмозерская и соваярвинская свиты) и ладожскому (южнопеченгская, томингская и роуксинская толщи) — и в совокупности отвечают третьему главнейшему этапу развития углеродсодержащих формаций докембрия. Возможно, некоторая часть углеродистых отложений относится к верхнеятулийскому уровню разреза. Однако этот вопрос неясен и требует дополнительных исследований.

В качестве характерной особенности углеродистых пород раннепротерозойских (карельских) зон седиментации, примером чему служат зоны Печенгско-Варзугского пояса, следует отметить их постоянную связь с вулканогенными породами и активное влияние вулканических процессов на формирование ассоциаций, содержащих углеродистые отложения. В некоторых областях распространения протерозойских пород (Куолаярвинская зона Северо-Карельского пояса) связь углеродистых осадков с зонами синхронного вулканизма проявлена менее отчетливо.

В карельских комплексах Кольского региона широко распространены различные типы углеродистых образований. Наиболее полно представлены терригенно-углеродистые ассоциации, в составе которых преобладают обогащенные OB метаалевропелиты, реже метаалевропсаммиты и метапсаммиты. Существенный объем в составе отдельных толщ (томингская, роуксинская) занимают хемогенно-углеродистые отложения, представленные кремнисто-углеродистыми и карбонатно-углеродистыми породами. Подчиненное значение имеют туфогенно-углеродистые образования. Уровень содержания углеродистого вещества в породах не одинаков и, по-видимому, определяется литологическим типом осадков, фациальной обстановкой накопления и влиянием синхронных вулканических процессов.

Общеизвестно, что углеродсодержащие породы различных эпох, в том числе и докембрийских, содержат в повышенных количествах серу, ряд рудных и малых элементов. Сравнение химического состава углеродистых и безуглеродистых отложений раннего протерозоя Кольского региона также свидетельствует об избирательном накоплении некоторых элементов в углеродистых породах. Характерно, что для разных литологических типов пород устанавливается определенный набор элементов, накопление которых наиболее отчетливо связано с углеродсодержащими осадками. Для углеродистых метапелитов это S, Ni, Cu, V, Au, Mo, U, Ag; для карбонатных пород — Mn, Fe, Ni, V, Pb, Zn; углеродистые кремнистые породы обогащены следующими элементами: S, Ni, V, Cu, Ge, Mo, Ag, Pb, Au, В и др. При этом для каждого литологического типа углеродсодержащих осадков раннего протерозоя можно выделить свой специфический элемент, который, как правило, не встречается в повышенных количествах в других разновидностях. Для карбонатных пород таким элементом является марганец, а для углеродистых метасилицитов — германий.

Анализ корреляционных связей элементов с Cорг и Sобщ, проведенный для наиболее широко распространенных разновидностей углеродистых пород, вскрывает более полную картину. Из табл. 1 видно, что постоянная положительная связь с Cорг и Sобщ устанавливается для таких элементов, как Cu, Ni, V, Zn, Sn, Ag. При этом в кремнистых углеродистых породах количество элементов, коррелируемых с Cорг и Sобщ, больше, чем в терригенных. Проявляющееся нередко отсутствие положительной корреляционной связи содержаний Cорг и Sобщ с Au, Mo, Mn и рядом других элементов требует специального обсуждения, что может быть сделано на примере Mn, поведение которого в осадочном и вулканогенно-осадочном процессах раннепротерозойского времени изучено относительно лучше других элементов. Прежде всего необходимо отметить, что при больших выборках в карбонатных породах устанавливаются даже значимые отрицательные корреляционные связи Cорг и Mn с высоким значением коэффициента, равным 63. Отсутствие связи Cорг с Mn отмечали в углеродистых сланцах Печенги Н.Б. Бекасова и А.А. Аведисян. В углеродсодержащих сланцах нижнего палеозоя Тянь-Шаня К.Е. Калмурзаевым и Л.А. Детыненко установлена отрицательная связь содержания Cорг и Mn. Между тем многие исследователи подчеркивают связь повышенных концентраций Mn с углеродсодержащими ассоциациями. Создается парадоксальная на первый взгляд картина — тяготение повышенных концентраций Mn к углеродистым комплексам, с одной стороны, и отрицательная корреляционная связь между Mn и Cорг — с другой. На наш взгляд, это объясняется тем, что связь между процессами, приводящими к накоплению высоких содержаний Mn и Cорг, довольно сложная. Для того чтобы понять ее, рассмотрим характер распределения рудных элементов, Cорг и Sобщ в осадках в зависимости от их положения на фациальном профиле по отношению к ювенильным источникам. На рис. 1, 2 показаны кривые, характеризующие изменение количества значимых положительных корреляционных связей рудных и малых элементов с Cорг и Sобщ, а также содержаний Cорг и Sобщ в углеродистых метасилицитах и терригенных породах в зависимости от удаления от предполагаемых участков локализации активных вулканических центров. На материалах изучения томингской толщи Имандра-Варзугской зоны можно показать, что в обоих случаях концентрация Cорг и Sобщ выше в осадках приближенных фаций по отношению к отдаленно-вулканогенным ассоциациям углеродистых пород. Это явление отмечалось рядом исследователей и, по-видимому, характеризует биостимулирующую роль подводных вулканических и поствулканических процессов. Более сложный характер имеет связь рудных элементов с Cорг и Sобщ. Максимальное число элементов, положительно коррелируемых с Cорг и Sобщ, в большинстве случаев приходится на углеродистые ассоциации относительно отдаленных вулканогенных фаций. По-видимому, такой характер распределения обеспечивается сочетанием ряда факторов: геохимической подвижностью элементов, а также соотношением скорости седиментации, захоронения OB и протекания активных сорбционных и редукционных процессов на границе осадок — наддонная вода. В фациальных зонах вблизи источников подачи ювенильного материала в виде пирокластического материала и эксгаляций скорость накопления осадочно-вулканогенных осадков настолько высока, что рудоконцентрирующий фактор отмирающего биогенного вещества (например, сорбция из наддонных вод) не успевает реализоваться вследствие быстрого захоронения органических остатков. Вместе с тем здесь же, в зонах разгрузки подводных гидротерм и эксгаляций, из-за резкого изменения физико-химических условий среды осуществляется осаждение большей части рудных элементов. При этом их содержание не должно коррелироваться с Cорг, что фактически и наблюдается. Меньшая часть рудных элементов, оставшаяся в растворе, а также компоненты, обладающие большей геохимической подвижностью и устойчивостью растворимых соединений, переносятся от вулканических источников на относительно большие расстояния в область умеренно удаленных фаций. Объем пирокластического материала и скорость седиментации в этих зонах невелики, о чем свидетельствует появление в разрезе значительного объема силицитов и карбонатных осадков. Именно в этих условиях реализуются основные рудоконцентрирующие свойства OB: способность к прямой сорбции рудогенных элементов из иловых и наддонных вод и обеспечение восстановительной и сероводородной обстановки среды, благоприятной для осаждения халькофильных и сидерофильных элементов как в стадию формирования осадка, так и в процессе диагенетических преобразований. Именно поэтому в зоне умеренно или относительно удаленных от вулканических центров фаций максимально возможное количество рудных и малых элементов имеет тесные корреляционные связи с Cорг и Sобщ.

Возвращаясь к распределению Mn, подчеркнем, что этот элемент — типичный компонент эксгаляций. С другой стороны, Mn, по-видимому, один из наиболее подвижных элементов в раннепротерозойском осадочном и вулканогенно-осадочном литогенезе. Его повышенные концентрации преимущественно связаны с углеродистыми доломитами отдаленно-вулканогенных фациальных зон. Таким образом, поведение Mn в осадках различных фациальных зон обуславливает его обратное распределение относительно Cорг. Этим и объясняются наблюдаемые в ряде случаев отрицательные к корреляционные связи Cорг и Mn. Отсюда также следует, что накопление повышенных концентраций Mn в углеродистых ассоциациях определяется не уровнем содержания Cорг, а вулканогенными процессами. Поэтому связь Mn с углеродистыми породами не закономерна, а в достаточной мере случайна и имеет парагенетический характер. Она должна проявляться в углеродистых ассоциациях, сформировавшихся при активном участии эксгаляций, но не будет реализована в углеродсодержащих породах чистой осадочной линии.

Таким образом, роль OB как концентратора рудогенных элементов наиболее полно реализуется в умеренно удаленных от вулканических центров фациальных зонах.

Рассмотренные выше закономерности накопления Mn указывают на весьма сложный в целом характер распределения и других рудогенных элементов, в связи с чем в случайных и неполных выборках могут возникать неинформативные относительно конкретных геохимических явлений корреляционные связи. Вопрос этот, по-видимому, нуждается в дополнительных целенаправленных и специальных исследованиях.


Сравнение геохимических особенностей углеродистых пород различных стратиграфических уровней и одновозрастных толщ географически и структурно разобщенных комплексов Кольского полуострова выявляет значительную неоднородность их состава. Данные табл. 2 и приведенные ниже ассоциации различных типов углеродистых пород раннего протерозоя свидетельствуют о том, что основная часть заонежско-суйсарских (свита пильгуярви) и ладожские (южнопеченгская, томингская и роуксинская толщи) углеродистые осадки специализированы на более широкий круг элементов по сравнению с наиболее ранними заонежско-суйсарскими и верхнеятулийскими (ильмозерская свита, соваярвинская толща). Сравнение одновозрастных верхнеятулийских углеродистых ассоциаций в пределах различных структурных зон — Имандра-Варзугской и Куолаярвинской — свидетельствует о большей металлоносности углеродистых осадков имандра-варзугского комплекса, что прямо отражает различную долю участия в формировании пород синхронных вулканических процессов.

Ассоциации элементов, присущие различным литологическим типам пород в пределах Печенгской, Имандра-Варзугской и Куолаярвинской зон, приводятся ниже. В целом можно говорить, что набор элементов отвечает углеродистым образованиям сапропелевого ряда. Некоторая специализация фтанитов и лидитов на Ge требует для своего объяснения дополнительных исследований.
Геохимия раннепротерозойских углеродистых ассоциаций Кольского региона





Яндекс.Метрика