научная статья по теме ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЖЕЛЕЗИСТО-КРЕМНИСТЫХ ФОРМАЦИЙ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА В РАННЕМ ДОКЕМБРИИ: ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА И ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЖЕЛЕЗИСТО-КРЕМНИСТЫХ ФОРМАЦИЙ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА В РАННЕМ ДОКЕМБРИИ: ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА И ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ»

УДК 552.45

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЖЕЛЕЗИСТО-КРЕМНИСТЫХ ФОРМАЦИЙ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА В РАННЕМ ДОКЕМБРИИ: ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА И ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ

© 2015 г. К. А. Савко*, Н. С. Базиков*, Г. В. Артеменко**

* Воронежский государственный университет, Воронеж ** Институт геохимии, минералогии и рудообразования, Киев, Украина

e-mail: ksavko@geol.vsu.ru Поступила в редакцию 18.08.2014 г., получена после доработки 19.01.2015 г.

В пределах Воронежского кристаллического массива породы железисто-кремнистых формаций залегают на трех стратиграфических уровнях: мезо- и неоархейском и палеопротерозойском. Архейские железисто-кремнистые формации обогащены по сравнению с палеопротерозойскими TiO2, Л12Оз, Cr, Ni, REE. Для всех железисто-кремнистых формаций характерны положительные Eu-ано-малии при отсутствии цериевых и преобладание тяжелых REE над легкими. Палеопротерозойские железисто-кремнистые формации Воронежского кристаллического массива не обнаруживают признаков кластогенной или гидротермальной контаминации. Низкие значения отношения Ni/Fe предполагают, что возраст их формирования не превышает рубеж 2.7 млрд лет, после которого произошло резкое падение уровня мантийного привноса никеля. С другой стороны, очень низкие содержания урана (<1 ppm) определяют верхний возрастной уровень железонакопления — не позднее Великого окислительного события (GOE) ~2.47 млрд лет.

Ключевые слова: железистые кварциты, геохимия, малые и редкие элементы, эволюция, докембрий.

DOI: 10.7868/S0869592X15050063

ВВЕДЕНИЕ

Преобладающим типом пород в докембрий-ских железисто-кремнистых формациях (ЖКФ) являются железистые кварциты — хемогенные осадочные породы. В них отмечаются низкие содержания элементов, накапливающихся в породах верхней и средней коры: Al, Ti, Zr, Hf, Th, U, Nb, Sc, что подчеркивает их аутигенный генезис. Распределение в железистых кварцитах редких элементов используется для оценки состава вод древних океанов, поскольку они накапливаются при их осаждении с аутигенными гидроокислами железа.

Несмотря на продолжительное изучение до-кембрийских железистых формаций Воронежского кристаллического массива (ВКМ), возрастной интервал их осадконакопления не ограничен с достаточной точностью для геологических интерпретаций эволюции коры в раннем докембрии. Возраст ЖКФ установить достаточно сложно, так как они представлены в основном осадочными породами, которые не содержат надежных геохронометров. Ранние попытки использования K-Ar метода для установления возраста ЖКФ не

принесли адекватных результатов, а большинство Rb-Sr возрастных оценок определяют только время их метаморфизма. Единственным способом, который позволяет строго установить возраст седиментации ЖКФ, является U-Pb датирование цирконов из переслаивающихся с железистыми кварцитами пепловых туфов и прорывающих ЖКФ интрузий.

Согласно Н.А. Голивкину с соавторами (Железорудные..., 1982), наиболее древние железорудные образования в пределах ВКМ имеют поздне-архейский возраст и коррелируются с верховцев-ским типом железистых кварцитов Украинского щита и с кольской серией Балтийского щита. И.Н. Щеголев (1985) считал, что железорудные образования присутствуют в раннем (обоянская серия) и позднем архее (михайловская серия) и в раннем протерозое (курская серия). К архейским он относил амфибол-магнетитовые, амфибол-гранат-магнетитовые и пироксен-магнетитовые разности кварцитов в районе Бесединских, Лев-Толстовских, Истобнянских и некоторых других аномалий магнитного поля. Н.Д. Кононов с соавторами (1988) рассматривали все железорудные

образования ВКМ как относящиеся к курской серии палеопротерозоя и считали, что их различные типы связаны со степенью метаморфизма пород.

Для железисто-кремнистых формаций ВКМ получить прецизионные изотопные датировки невозможно из-за отсутствия в их разрезах кислых вулканитов. В связи с неоднозначностью положения железистых кварцитов в разрезах раннего докембрия (особенно архейских) и высокотемпературным метаморфизмом (амфиболитовая, гранулитовая фации) возникают противоречивые мнения не только о продолжительности накопления железисто-кремнистых формаций ВКМ, но и об отнесении тех или иных железорудных толщ к мезоархею, неоархею или палеопротерозою. Эта проблема нуждается в разрешении.

Благодаря недавним исследованиям распределения редких и редкоземельных элементов в ЖКФ (Bekker et al., 2014; Kohnhauser et al., 2009; Partin et al., 2013), установлены возрастные изменения их концентраций в железорудных отложениях от палеоархея до палеозоя и показано, что эти изменения зависят от доминирующих физико-химических обстановок на ранней Земле, например от Великого окисления атмосферы (Great Oxidation Event — GOE; Bekker et al., 2004) в начале палеопротерозоя или Великого оледенения в неопротерозое (Snowball Earth Event; Kirschvink, 1992), время которых определено с достаточной точностью. Это позволяет авторам настоящей статьи, не имея прецизионных изотопных датировок изученных пород, определить возраст накопления ЖКФ ВКМ на основании новых геологических и геохимических данных о распределении редких и редкоземельных элементов в различных тектонических блоках ВКМ.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗИСТО-КРЕМНИСТЫХ ФОРМАЦИЙ

Воронежский кристаллический массив вместе с Украинским щитом образуют один из трех коро-вых сегментов докембрийского фундамента Восточно-Европейского кратона — Сарматию. ВКМ относится к северо-восточной части Сарматии и был отделен в фанерозое от Украинского щита Днепрово-Донецким авлакогеном. Так как до палеозоя Украинский щит и ВКМ представляли собой единый коровый сегмент, все протяженные структуры ВКМ прослеживаются и на Украинском щите (Shchipansky, Bogdanova, 1996). Центральную часть Сарматии занимает архейская Сумско-Приднепровская гранит-зеленокамен-ная область, состоящая из двух блоков — Средне-Приднепровского на Украинском щите и Сумского в пределах ВКМ (Щипанский и др., 2007). Ее обрамляют также архейские пояса: с запада Севско-Кировоградский, с востока Оскольско-Приазовский. Еще западнее Севско-Кировоград-

ского пояса находится палеопротерозойский Бе-лоцерковско-Одесский пояс, разделяющий Во-лыно-Подольский и Кировоградский блоки Украинского щита (Щипанский и др., 2007). Северным продолжением этого пояса является Брянский блок ВКМ, сложенный гранулитами и разнообразными гранитоидами. Гранулиты Кур-ско-Бесединского блока центральной части ВКМ находятся в пределах Оскольско-Приазовского пояса.

В строении докембрийского фундамента ВКМ выделяются два блока: восточный, сложенный па-леопротерозойскими образованиями, и западный (Курский), характеризующийся преобладанием пород архейского основания. В пределах Курского блока палеопротерозойские отложения наблюдаются в узких линейных зонах юго-восточного—северо-западного простирания, которые в геодинамическом отношении представляют собой внутри-континентальные рифтогенные структуры — Тим-Ястребовскую, Михайловскую и Волотовскую, за-ложившиеся на неоархейской протоплатформе и преобразованные позже в складчатые синформы (Холин, 2001).

Железисто-кремнистые формации ВКМ установлены на трех стратиграфических уровнях: мезоархейском, неоархейском и палеопро-терозойском (Щеголев, 1985). Мезоархейские ЖКФ сохранились между палеопротерозойски-ми складчатыми синформами и достоверно установлены только в гранулитовом комплексе Кур-ско-Бесединского блока (Савко, 1999а; Fonarev et а1., 2006) (рис. 1). Неоархейские ЖКФ принимают участие в строении зеленокаменных поясов, пространственно совпадающих с палеопро-терозойскими синформами, и находятся в тесной ассоциации с амфиболитами (Савко и др., 2004). Наибольшим распространением в пределах Курской магнитной аномалии пользуются палеопротерозойские железистые формации, относимые к курской серии. Слагающие их породы протягиваются в виде трех полос северозападной ориентировки (Тим-Ястребовской, Михайловской и Волотовской) более чем на 550 км (рис. 1). Все эксплуатируемые месторождения железных руд бассейна Курской магнитной аномалии связаны именно с палеопротеро-зойской ЖКФ.

Изучение распределения редких и редкоземельных элементов в ЖКФ проводилось для всех стратиграфических уровней, в том числе для не имеющих четкой привязки к возрасту. Последние будут рассмотрены нами с учетом выводов, сделанных по геохимии этих пород. В статье использовалась Международная стратиграфическая шкала (http://www.stratigraphy.org.).

100 км

I_I

= PR,=

1

2

3

Рис. 1. Схема структурного районирования докембрийского фундамента Воронежского кристаллического массива (по Полякова и др., 2006, с изменениями).

1 — палеопротерозойские породы Восточно-Воронежской провинции; 2 — палеопротерозойские рифтогенные структуры Курской магнитной аномалии; 3 — изогипсы абсолютных отметок поверхности докембрийского фундамента. Цифрами на карте обозначены: 1—3 — коровые блоки: 1 — Курско-Бесединский, 2 — Россошанский; 3 — Брянский; 4—6 — рифтогенные структуры: 4 — Тим-Ястребовская, 5 — Волотовская, 6 — Михайловская.

Мезоархейские железисто-кремнистые формации

Наиболее древними ЖКФ в пределах ВКМ считаются железисто-кремнистые формации Курско-Бесединского блока (Щеголев, 1985), расположенного между палеопротерозойскими протяженными поясами (рис. 1) и относящегося к обоянскому комплексу мезоархея. Курско-Бе-сединский блок сложен биотитовыми, биотит-роговообманковыми плагиогнейсами с маломощными прослоями роговообманковых амфиболитов, часто мигматизированных. В пределах гнейсового комплекса на фоне общего мозаичного поля выделяются интенсивные положительные магнитные аномалии (Ушаковские, Кувши-новские, Будановские, Бесединские и др.) эллипсовидной, серповидной и полосовидной формы, сложенные комплексом разнообразных пород, претерпевших метаморфизм в условиях гранули-товой фации (Савко, 1999а, 2000; Fonarev е! а1., 2006): чередующимися слоями мощностью от 1—2

до 30—35 м пород ЖКФ (двупироксен-магнетито-вые кварциты иногда с гранатом), метапелитов (шпинель-гранат-кордиерит-силлиманитовые гнейсы), двупироксен-плагиоклазовых иногда с гранатом метагабброидов и метапирокс

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»