ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ МОЛАССОВОЙ ФОРМАЦИИ ЮЖНОУРАЛЬСКОГО СЕГМЕНТА ПРЕДУРАЛЬСКОГО ПРОГИБА: литогеохимия, состав пород источников сноса и палеотектонические реконструкции
© 2014 г. Г. А. Мизенс, А. В. Маслов
Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН 620075, Екатеринбург, Почтовый пер., 7 E-mail: mizens@igg.uran.ru Поступила в редакцию 10.04.2013 г.
Принята к печати 17.06.2013 г.
Рассмотрены литогеохимические особенности глинистых пород молассы (верхняя пермь) южноуральского сегмента Предуральского прогиба. Показано, что аргиллитам свойственны высокие и изменчивые содержания вторичных карбонатных минералов и, как следствие, повышенное и варьирующее содержание CO2, что затрудняет использование традиционных литохимических диаграмм для их классификации и генетических построений. В то же время, литогеохимические особенности глинистых пород (как и псаммитов) позволяют уточнить состав размывавшихся на палео-водосборах пород. Высокое содержание Cr и Ni показывает присутствие в источниках сноса ультраосновных пород, а распределение отношений Cr/Ni демонстрирует отсутствие существенной гомогенизации состава тонкой алюмосиликокластики, и, следовательно, дает основания предполагать относительно недалекий ее перенос. На преимущественно петрогенный характер глинистых пород указывают соотношения между основными породообразующими оксидами и рядом литохи-мических модулей. О разнородном и сложном составе области сноса в конце пермского периода свидетельствуют и парные диаграммы, основанные на отношениях ряда индикаторных редких и рассеянных элементов.
Ключевые слова: глинистые породы, молассовая формация, литогеохимия, источники сноса, Южный Урал, Предуральский прогиб.
Б01: 10.7868/80016752514110053
Предуральский прогиб является классической предгорной (краевой) структурой, расположенной между платформой и коллизионным ороге-ном. Он выполнен комплексом осадочных пород, мощность которого варьирует от 1—2 до 6—7 км и более. В разрезах данного комплекса преобладают отложения флишевой (С2—Р1) и молассовой (Р2—Т1) формаций [1, 2]; подчиненную роль играют шлировые и эвапоритовые образования. Петрографический состав отложений (прежде всего песчаников и конгломератов) в пределах прогиба изучен относительно хорошо. Сведения же о ли-тогеохимических особенностях пород в значительной мере фрагментарны. И если для песчаников этот пробел в той или иной мере закрывает работа [3], то глинистые породы, играющие существенную роль в разрезах флиша и присутствующие среди молассовых последовательностей, до настоящего времени не привлекали внимания ис-
следователей. Тем не менее, для более уверенной диагностики источников обломочного материала, определения их природы эти данные необходимы.
За последние десятилетия индикаторная роль литогеохимических характеристик тонкозернистых обломочных образований (глин, аргиллитов и глинистых сланцев) многократно и на разных объектах подтверждена в работах как отечественных, так и зарубежных авторов [4—9 и др.]. Целью наших исследований являлось заполнение указанного пробела в отношении литогеохимиче-ских особенностей глинистых пород верхней перми (собственно молассы) южноуральского сегмента Предуральского прогиба и уточнение на основе этих данных состава пород в источниках сноса.
5
1025
Рис. 1. Обзорная карта (а) и схематическая геологическая карта района работ (б), составленная по [13]. C-Pi — каменноугольно-нижнепермские отложения; Pik — кунгурский ярус нижней перми. Верхняя пермь, ярусы: P2U — уфимский; P2kz — казанский; P2t — татарский; Триас, отделы: Ti — нижний; T2 — верхний. N-Q — неоген-четвертичные образования.
СТРОЕНИЕ РАЗРЕЗОВ МОЛАССЫ
Молассовые образования в Предуральском прогибе распространены достаточно широко. В его южной части, отвечающей Актюбинской и Бельской впадинам, мощность их достигает 3000—4000 м [10]. По данным В.П. Твердохлебова [11, 12], верхнепермские и нижнетриасовые отложения, слагающие молассу на рассматриваемой территории, накапливались в обстановках предгорной пролювиально-алювиальной равнины и представлены широким спектром фаций предгорных конусов выноса — русловыми, пойменными, озерными, иногда эоловыми и др. Восточные разрезы молассы представлены преимущественно конгломератами, гравелитами и песчаниками, в западных преобладают песчано-глинистые породы с горизонтами каличе, встречаются доломиты и гипсы.
В настоящей работе приведены результаты изучения глинистых пород из ряда естественных разрезов, вскрывающихся на правобережье р. Сакма-ра ниже устья р. Большой Ик и правом берегу последнего (рис. 1). Согласно Геологической карте Урала масштаба 1 : 500000 [13], они относятся к казанскому (обнажение 3035) и татарскому (обнажения 3029, 3031 и 3032) ярусам верхней перми.
Отложения казанского яруса преимущественно грубообломочные. В разрезах преобладают серо- и красноцветные разногалечные конгломераты, гравелиты и грубо-, крупно-, реже — средне-зернистые песчаники. Пачки грубообломочных пород чередуются с песчано-глинистыми образованиями.
Отложения татарского яруса в целом более тонкозернистые, но и для них характерно присутствие пачек с различным содержанием грубооб-ломочного материала. В том числе обнажения 3029 и 3032 представлены преимущественно глинистыми породами, с горизонтами каличе, прослоями песчаников и иногда мелкогалечных конгломератов и гравелитов. Глинистые породы большей частью содержат примесь песчаного материала, реже аргиллиты чистые, без песка и карбонатных стяжений, тонко-(ленточно)слои-стые. Все эти породы преимущественно красно-цветные, но встречаются пакеты зеленовато-серых песчаников и темных аргиллитов с многочисленными растительными остатками. В обн. 3031 наблюдаются преимущественно глинистые крас-ноцветные слабо песчанистые образования с многочисленными горизонтами каличе. Присутствуют включения окисленных растительных остатков. Иногда встречаются маломощные пакеты чередующихся аргиллитов и тонкозернистых песчаников или алевролитов.
е
о о я m S о Я
Я
S
ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ МОЛАССОВОЙ ФОРМАЦИИ Q,
Chl, M
H/m
A
Chl Pll
M
A
Hm| Pl
Ca
I i I
I Dl
Кварц — Q Кальцит — Са Доломит — Dl Хлорит — СЫ Монтмориллонит — М Анальцим — А Плагиоклаз — Р1 Иллит — Н/т Гематит — Нт
I , Т Г1-?-10
Ca Обр. 3029-7-5
Обр. 3029-2-3
10
20
30
40
50
60
2©
Рис. 2. Дифрактограммы ряда представительных образцов аргиллитов (естественное состояние).
0
ОБРАЗЦЫ И АНАЛИТИКА
Минеральный состав глинистых пород определен в лаборатории ФХМИ Института геологии и геохимии УрО РАН. На рентгеновском дифракто-метре SHIMADZU XRD-7000 (аналитик ТЯ. Гуляева) снимались препараты ориентированные, прокаленные при 600°С и насыщенные этиленгликолем. Для уточнения вещественного состава образцов выполнен термический анализ на венгерском дерива-тографе Q-1500D (аналитик В.Г. Петрищева).
Определение содержаний в глинистых породах (всего около 50 образцов) основных породообразующих оксидов, а также редких и рассеянных элементов также выполнено в Институте геологии и геохимии УрО РАН, соответственно, рентгеноспек-тральным флуоресцентным методом на СРМ-18 и XRF-1800 (аналитики — Н.П. Горбунова, Л.А. Тата-ринова, Г.С. Неупокоева, В.П. Власов) и ELAN9000 методом 1СР^ (аналитики — Д.В. Киселева, Н.Н.Адамович, Н.В. Чередниченко, О.А. Берези-кова и Л.К. Дерюгина).
Кислотное разложение образцов при ICP-MS анализе проведено автоклавным и микроволновым способами по методике, в основном соответствовавшей описанной [14]. Для контроля каче-
ства анализа использованы стандарты 0U-10 (граувакка, Bayston Hill Quarry, Shrewsbury, Великобритания) и MGT-1 (гранит, Центральная геологическая лаборатория, Улан-Батор, Монголия), распространяемые Международной ассоциацией геоаналитиков (IAG) по программе GeoPT. Пределы обнаружения редких, редкоземельных и высокозарядных элементов составляли от 0.005 до 0.1 г/т при точности анализа 2—7 отн. %.
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД
Состав глинистых пород довольно однообразный, хотя и сложный (рис. 2, 3). Наряду с глинистыми минералами, повсюду присутствует терри-генная примесь, даже в самых чистых — глинистых разностях, главным образом в виде рассеянных алевритовых зерен кварца, в меньшей степени плагиоклазов и редких чешуек слюды. Как правило, в глинистых породах много тонко- и микрокристаллического доломита (иногда до 40—50% объема), особенно в тех слоях, где присутствуют каличе. Кристаллический кальцит распространен неравномерно, в виде небольших пятен (в сумме
100.1 96 92 88 84 80 76
ОТС:-.ч -----------------------------------__ , 588°С
mW
90
80 70 60 50 40 30 20 10 0
10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
°с
Рис. 3. Термограммы ряда представительных образцов аргиллитов.
от нескольких процентов до 25—30%). Характерно повсеместное присутствие микрокристаллов и небольших агрегатов анальцима, нередко замещенного кальцитом. Общее количество этого минерала составляет не менее 5—10%. Среди глинистых минералов везде преобладает монтмориллонит и, по-видимому, смешано-слойные (хлорит-монтмориллонит) образования, довольно много Fe-хлорита, присутствует иллит. Характерно отсутствие признаков каолинита.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД
Средние параметры валового химического состава исследованных нами аргиллитов (среднее арифметическое, минимальное и максимальное содержания основных породообразующих оксидов) приведены в табл. 1. Анализ этих данных позволяет видеть две главные литохимические особенности верхнепермских глинистых образований. Это, во-первых, значительные отличия минимальных и максимальных содержаний большинства оксидов, и, во-вторых, весьма высокая доля потерь при прокаливании (ппп), обусловленная присутствием в основной ткани аргиллитов, как и в составе ассоциирующих с ними песчаников [3], вторичного кальцита и доломита.
На классификационной диаграмме М. Хир-рона [17] точки состава аргиллитов казанского и татарского ярусов сосредоточены примерно поровну в полях сланцев, вакк, Fe-сланцев и Fe-песчаников (рис. 4а). На диаграмме (№20 + + К20)/Л1203-^е0 + Fe20з + Mg0)/Si02 [6] они тяготеют в основном к полям
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.