УДК 551
изотопно-геохимические особенности отложении верхоленской свиты среднего-верхнего кембрия
сибирской платформы
© 2011 г. |В. И. Виноградов, Г. А. Беленицкая*, Б. Г. Покровский, М. И. Буякайте
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: bujakaite@ginras.ru *Всероссийский научно-исследовательский геологический институт (ВСЕГЕИ) 199106Санкт-Петербург, Средний пр., 74; E-mail: ankudinovo@mail.ru Поступила в редакцию 30.03.2009 г.
Изучен изотопный состав углерода и кислорода в карбонатах и серы в сульфатах верхоленской свиты (62—63), которой заканчивается кембрийский разрез Иркутского амфитеатра Сибирской платформы. Важная особенность сульфатов верхоленской свиты состоит в необычно низких значениях 834$ (4.6—12.0%о), что на 15—20%о ниже, чем в сульфатах нижележащей ангарской свиты. Вероятно, это обусловлено произошедшей на рубеже ангарского и верхоленского времени сменой фациально-палеогеографических условий осадконакопления, а также сопряженными изменениями баланса водного и солевого питания бассейнов седиментации в результате изоляции их от открытого моря и повышением роли континентального и подземного стока. Значения 518О(РОБ) в карбонатах (—4.4... —10.4) уменьшаются снизу вверх по разрезу, отражая изменение условий постседиментационных преобразований и, возможно, прогрессирующее опреснение бассейна седиментации. Изотопный состав углерода в основной массе образцов находится в пределах "нормально-морского" интервала 513С = 0 ± 1%с. Значения 513С отклоняются лишь в отдельных образцах до —3.8 и 2.2%е, что связано с особенностями постседиментационных процессов. ЯЬ-Зг системы глинистой составляющей мергелей из 500-метрового разреза ангарской и нижней части верхоленской свит фиксируют возраст 512 ± 10 млн лет, который близок к предполагаемому стратиграфическому возрасту верхоленской свиты, и начальное отношение 87$г/86$г = 0.7082 ± 0.0004.
Осадочные породы в геохимическом отношении составляют наиболее активную часть земной коры. Это определяется их общей обводненностью, проницаемостью (поровой и трещинной), высокой удельной поверхностью взаимодействия вода—порода, растворимостью некоторых компонентов пород. Наиболее растворимыми типами породообразующих минералов осадочных пород являются хлориды, сульфаты и карбонаты. Их растворение вызывает еще большую агрессивность вод, которые участвуют в переработке вещества осадочных пород и формировании целого ряда полезных ископаемых.
В работах [Виноградов и др., 2006а, 2006б, 2006в] было показано, что породы верхов венда— низов среднего кембрия Иркутского амфитеатра общей мощностью 2—3 км подверглись постседи-ментационным преобразованиям. В настоящем сообщении рассматриваются породы верхолен-ской свиты, перекрывающей этот комплекс. Интерес к изучению разрезов верхоленской свиты вызван, прежде всего, необычным изотопным составом сульфатной серы [Писарчик, Голубчина,
1979], который резко выделяет эту свиту среди всех известных в настоящее время кембрийских отложений.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРХОЛЕНСКОЙ СВИТЫ
Общая литолого-стратиграфическая схема венд-кембрийских отложений и положение на ней ранее и вновь изученных разрезов по скважинам показаны на рис. 1, 2 и 3. Верхоленская свита завершает разрез кембрийских отложений Сибирской платформы. Она залегает с постепенным переходом [Писарчик, 1963; Писарчик и др., 1975] на породах верхов ангарской и их стратиграфического аналога — литвинцевской свиты, которые образуют верхнюю часть мощной (от 0.5 до 2.5 км) ранне-среднекембрийской (С1—С2) гало-генно-карбонатной калиеносной формации. Верхоленская свита согласно перекрывается фау-нистически охарактеризованными нижнеордовикскими карбонатно-терригенными красно-цветными отложениями. Общая мощность свиты от 400 до 800 м.
Рис. 1. Литолого-стратиграфическая схема венд-кембрийских отложений Иркутского амфитеатра. Изотопные характеристики изученных интервалов приведены в работах: 1 — [Виноградов и др., 2006 а, б, в]; 2 — [Виноградов и др., 2006г]; 3 — рассматриваются в данной статье.
Система отдел
Надъярус, ярус
Серия, свита мощность, м Состав
Верхоленская серия, С2_3г 450-800 Песчаники, алевролиты, доломитовые мергели (внизу с ангидритом), преобладают красноцветные
Ангарская, Литвин-цевская 100-150 Доломиты, каменная Доломиты, известняки, брекчии выщелачивания
С1-2а 381-600 Булайская С-фи/ 120-145 соль, ангидриты Доломиты
Бельская С-фе/ 300-450 Усольская Си 600-1000 Каменная соль (вверху), доломиты, известняки, ангидриты Каменная соль, доломиты, ангидриты
Осинский горизонт 45-80 Доломиты, известняки,
е аЗ4 я, и р е о « а М с т н о А Тэтэрская 50-100 Доломиты, глинистые минералы, ангидриты, мергели
Собинская 100-250
Катангская 60-280
Тирская 15-230 -7 Песчаники, алевролиты, аргиллиты 1- - - п Песчаники, I----- алевролиты, аргиллиты, карбонатные породы
Непская _ 10-330 Ушаков [_ _ _ ская (Олхинская) 30->ю0
Интервалы изотопных исследований по скважинам
€з
€2
е,
V
Яз
^е
Майский
Амгинский
Тойонский
Ботомский
Атдабанский
Томмотский
я
а
н р
ор
я
^ м
^ В
, н о, и
вс
оО
л а г
а
н р
о
с
о «
а к с
л
5
И
я а к с н
тин
й
ы л а Б
Свита сложена главным образом доломитовыми мергелями, часто с ангидритом, гипсом, подчиненным количеством аргиллитов, алевролитов, реже песчаников. Для нее характерны две важные особенности — обилие сульфатов (гипса, ангидрита) и пестроцветность (часто красноцвет-ность). Комплекс литологических особенностей уверенно свидетельствует о формировании свиты в прибрежно-сэбхово-лагунных обстановках осадконакопления [Писарчик, 1963; Писарчик, Голубчина, 1975; Писарчик и др., 1979; Жарков и др, 1982; Беленицкая и др., 1990]. Верхоленская
свита может рассматриваться как литотипическая для обстановок такого рода.
Ангидриты и гипсы в разрезе свиты образуют слои, пачки (до 20—30 м), пластово-линзовидные залежи, чаще маломощные прослои (от долей до 3—5 м) и мелкие скопления, вкрапленники, прожилки. Общая насыщенность сульфатами неравномерная и невыдержанная по разрезу и по площади. В отдельных пачках содержание сульфатов достигает 10—15%, локально — 50—60%. Максимальное их количество характерно для низов разреза свиты, в верхних ее частях оно заметно ниже.
Рис. 2. Схема распространения кембрийских галогенных комплексов на территории Иркутского амфитеатра и положение скважин с изученным изотопным составом пород.
1 — складчатые области и их границы; 2 — граница распространения сульфатоносных отложений верхоленской свиты (®2-3v); 3 — граница распространения отложений ранне-среднекембрийской галогенной формации (6i_2): а — соле-носных, б — сульфатоносных; 4 — контуры зон наиболее интенсивных эпигенетических преобразований галогенных пород, по [Писарчик, 1963]; 5 — контуры современного распространения сероводородных вод; 6 — скважины, по которым проведены изотопные исследования отложений верхоленской и верхов ангарской свит, рассмотренные в данной статье (Осинская 10к, Балыхтинская 14); 7 — скважины, по которым ранее проведены изотопные исследования отложений, подстилающих верхоленскую свиту [Виноградов и др., 2006 а, 2006 б, 2006 в, 2006 г]: а — венд-раннекем-брийские отложения (1 — Жигаловская опорная, 2 — Бельская опорная), б — ангарская свита (скв. Марково 33, Жига-лово 54); 8 — скважины, по которым изотопный состав серы отложений верхоленской и ангарской свит охарактеризован в работе [Писарчик и др., 1979]; 9 — линия разреза.
Среди других типов пород преобладают красно- и пестроцветные (преимущественно красно-коричневые и зеленовато-серые) в разной степени глинистые доломитовые (домериты), извест-няково-доломитовые мергели, аргиллиты, алевролиты, песчаники. Содержание терригенных красноцветов максимально вдоль юго-западных и южных обрамлений платформы, уменьшается к центральным и северным районам. Довольно широко развиты строматолитовые образования, участвующие в цикличном переслаивании пород. На северо-западе отложения замещаются морскими глинисто-карбонатными, на севере и северо-востоке — рифогенно-карбонатными, а вдоль
юго-западного и юго-восточного обрамлений — континентальными терригенными красноцвета-ми.
Образование свиты происходило на регрессивной стадии формирования каледонского комплекса осадочного чехла платформы, сопряженного с тектоническими фазами развития южного коллизионного обрамления. Область осадкона-копления располагалась между морским бассейном на севере, преобладающей сушей (иногда морем с архипелагами островов) на востоке и оро-генными поднятиями на юге и западе.
В
и и
^.oaosdE]/^
§ VH3Jf 'd
VH3]f ■<!,
(xÄ^j-qxo^) E^ÄdÄx
* ° * №32 iä
и VHW -d ■
w оноивлгж О и
m- вххншзд w U
w о
m w U
- Hto
Континентально-лагунные обстановки верхо-ленского времени сменили господствовавшие до этого в течение ранне-среднекембрийского этапа условия обширнейшего эпиконтинентального морского бассейна. Переход произошел под влиянием тектонических событий в области орогенеза в пределах южного коллизионного обрамления Сибирской платформы [Беленицкая и др., 1990; Сизых, 2001 и др.]. Смена обстановок осадкона-копления сопровождалась обмелением бассейнов и ограничением связей с океаном, вплоть до полной изоляции от него. В питании бассейнов возрастала роль континентального стока и, возможно, разгрузки подземных вод из подстилающих отложений.
Породы верхоленской свиты вместе с более ранними среднекембрийскими отложениями подверглись процессам глубоких преобразований. В первую очередь это видно по сульфатным породам, в которых наблюдаются признаки растворения, гидратации, замещения кальцитом [Писарчик, 1963]. Надо сказать, что замещение гипса и ангидрита кальцитом в красноцветных породах верхоленской свиты выражено не столь ярко, как в подстилающих отложениях ангарской свиты, что связано, по-видимому, с разной степенью битуминозности пород.
V6H нвход
vdüSHy'd ЕНИЯ01Г0Ц
2
и (ивп-Ag) ^ soqirag
iqdßliog-iqxo]/^
N1
Щ ы
00 2 2
Г"
"I—I—I—I—I—I—г
1
SOOOOOOOOOOO
^ооо ооооооо
СЧОО^Т ^ЮОСЧЧОО^ЮО I I ^ ^ CN CN CN
□
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
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.