ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2014, № 5, с. 424-431
УДК 551.314.1:551.3.053:551.25(470.53)
О ПРИРОДЕ БРЕКЧИЕВЫХ ПОРОД В КРОВЛЕ СОЛЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ ПРЕДУРАЛЬСКОГО
КРАЕВОГО ПРОГИБА © 2014 г. Т. А. Калинина, И. И. Чайковский
Горный институт Пермского научного центра УрО РАН 614007Пермь, Сибирская, 78а; E-mail: tatyanaak89@mail.ru Поступила в редакцию 31.05.2013 г.
Выявлена тектоническая природа брекчиевых пород сульфатно-карбонатно-глинистого состава, залегающих в кровле соляной залежи в борту Дуринского прогиба Верхнекамского месторождения солей. Она связывается с перемещением надсолевой толщи по соли вдоль конседиментационного сброса одного из разломов Дуринской системы в течение шешминского времени ранней перми. Наличие реликтовых минералов позволило предположить, что эти породы образовались за счет нерастворимого остатка соляной и надсолевой толщ. Выявленная зональность в распределении новообразованных минералов, изменение состава брекчии, проявленного в выносе сульфата кальция и карбоната магния, сопоставимы с профилем коры выветривания. Однако наличие системы диагональных плоскостей скольжения и проявленного вдоль них избирательного выщелачивания свидетельствует о том, что гипергенные изменения происходили на фоне тектонических подвижек.
DOI: 10.7868/S0024497X14050036
В кровле соляных залежей многих месторождений отмечаются образования, именуемые ке-проком, или шляпой, которые сложены нерастворимым материалом галогенных толщ и обломками пород надсолевых отложений. Их формирование обычно связывается с выщелачиванием солей и обрушением вышележащих пород. На Верхнекамском месторождении гипсово-глинистые шляпы приурочены к выступам соляной залежи, где их толщина достигает 10—15 м, реже 75 м, и соляному зеркалу в зонах тектонических нарушений. Они сложены брекчиевой глиной с линзами, пропластками и прожилками гипса, реже обломками мергеля и доломита. Если процессами выщелачивания охвачены породы карналлитовой и сильвинитовой толщ, то в составе глин отмечаются включения красного тонкодисперсного гематитового вещества, оставшегося после растворения калийных солей. Схожие образования, относимые А.А. Ивановым и М.Л. Вороновой [1975] к брекчиям обрушения толщиной до 74 м, зафиксированы в одном из бортов Ду-ринского прогиба, образование которого связывалось ими с эрозионной деятельностью поверхностных рек. Н.М. Джиноридзе с коллегами [Петротектонические..., 2000] рассматривали Ду-ринский прогиб как тектоническую (сдвиговую) структуру, однако образование таких глинистых шляп также связывали с карстом, провоцируемым приразломной трещиноватостью.
В результате исследования керна одной из скважин (1110), вскрывшей брекчиевые породы в кровле соляного зеркала в борту Дуринского прогиба, было показано, что в их образовании главенствующая роль принадлежит не карстовым процессам, а тектоническому фактору.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Верхнекамское месторождение солей расположено в Соликамской впадине Предуральского краевого прогиба. Соляная толща, имеющая форму линзы, представляет собой многопластовую залежь калийно-магниевых и натриевых солей, где снизу вверх сменяют друг друга подстилающая каменная соль, сильвинитовая и карналлито-вая зоны и покрывающая каменная соль. Соляные отложения относятся к иренскому горизонту кунгурского яруса пермской системы. Выше по разрезу с угловым несогласием залегают отложения соликамского (соляно-мергельная и терри-генно-карбонатная толщи) и шешминского (пестроцветная толща) горизонтов уфимского яруса пермской системы.
Строение месторождения нарушено субширотными разломами, ограничивающими с юга Дуринскую и Боровицкую впадины, которые врезаются в соляную залежь (рис. 1). Симметричное расположение кулисообразных сдвигов в Дурин-ской впадине на юге и в Боровицкой на севере
Рис. 1. Положение гипсово-глинистых шляп на Верхнекамском месторождении солей. 1 — контур калийной залежи; 2 — поднятия соляной залежи; 3 — контуры гипсово-глинистых шляп; 4 — разломы Боровицкой впадины; 5 — разломы Дурин-ской впадины; 6 — направление гравитационного оползания соляной и надсолевой толщ.
позволило предположить [Чайковский, 2008], что они ограничивали с юга и севера центральную часть месторождения, представляющую собой ал-лохтонную пластину, двигающуюся в западном направлении. Ее перемещение обусловило "раскрытие" разломов и накопление в образовавшихся сбросовых структурах мощных отложений шешминской пестроцветной толщи (рис. 2). По своей природе [Чайковский, 2012] они схожи с краевыми грабенами, выявленными в 1968 г. Г. Клоосом по периферии оползневой мегаструк-туры Мексиканского залива, также скользящей вдоль поверхностей соляной залежи. В отечественной литературе они известны как конседи-ментационные сбросы. Таким образом, разрывные нарушения, обрамляющие с юга Дуринский и Боровицкий прогибы, представляют собой кон-седиментационные сбросо-сдвиги.
ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ БРЕКЧИЕВЫХ ПОРОД
В разрезе скважины 1110 в кровле соляного зеркала, разграничивающего породы соляно-мергельной толщи и подстилающей каменной соли, выявлен интервал (292.0—311.35 м) брек-чиевых пород изменчивого состава. Они сложены обломками гипс-доломита, доломита и гипса, сцементированными карбонатно-глинистым материалом (рис. 3).
Обломки доломита размером 3—25 мм отмечены в интервале глубин 292.5—298.5 м, где присутствуют в виде отдельных фрагментов и скоплений, а также сложных агрегатов с гипсом. Они характеризуются округлыми (292.5 м) и угловатыми (295.0—298.5 м) очертаниями, пелитоморфной структурой и тонкослоистой текстурой. На отдельных участках вокруг обломков доломита отмечаются лентообразные шлейфы рассеяния (см. рис. 3а), образованные за счет дезинтеграции карбонатного материала до алевритовых частиц, нередко частично или полностью перекристаллизованных. Нередко в обломках присутствуют прожилки параллельно-шестоватого гипса, фрагменты которых зафиксированы и на внешних сторонах доломитовых обособлений (см. рис. 3в—д). На контакте с гипсом наблюдается тонкая кайма перекристаллизации, где отдельные индивиды доломита достигают 0.1 мм.
Гипсовая порода представлена обломками, фрагментами маломощных слоев и линзовидны-ми обособлениями размером от 2.5—3 до 15 см в
абс. отм., м С
200 Н
150
100 -
50
0 -
-50 -
100
150 -
1113
Ю
Рис. 2. Геологический разрез через разломную зону.
1 — каменная соль ПП (а), ПКС и ПдКС (б); 2 — брекчиевая порода; 3 — карналлит; 4 — сильвинит; 5 — линия разлома. ПдКС — подстилающая каменная соль; МГ — маркирующая глина; СЗ, КЗ — сильвинитовая и карналлитовая зоны; ПКС — покровная каменная соль; ПП — переходная пачка; СМТ — соляно-мергельная толща; ТКТ — терригенно-кар-бонатная толща; ПЦТ — пестроцветная толща.
нижней части интервала. На отдельных интервалах (293 м), где толщина прослоев гипса составляет более 10 см, она разбита системой ортогональных трещин, вдоль которых развиты многочисленные ветвящиеся глинистые "прожилки", придающие породе блочно-линзовидное строение (см. рис. 3б). Относительно тонкие прослои (до 1 см) нередко будинированы либо пластически изогнуты (см. рис. 3г). На других участках разреза гипс слагает линзовидные обособления, погруженные в карбонатно-глинистую массу (см.рис. 3г—е). Их центральные части сложены средне- и крупнокристаллическим пластинчатым гипсом с неровным зубчатым контуром зерен, а
средние и краевые части — ориентированными кристаллами (рис. 4), придающими участкам "гнейсовидное" строение. Зафиксированы случаи, когда фрагменты доломит-гипсовых агрегатов имеют зональное строение. Их центральная часть сложена пойкилитовым агрегатом гипса с блочным погасанием и неясно выраженным концентрическим строением за счет неравномерного распределения карбонатного и глинистого материала. Краевая часть представлена более крупными зернами гипса. Изредка отмечаются реликты гипсовых агрегатов с неравномерной красной окраской (295.0 м), обусловленной примесью рассеянного гематита.
Рис. 3. Зарисовки структурных срезов (а, б, г, д) и разверток (в, е) керна брекчиевых пород.
1 — обломки доломитовой породы и фрагменты маломощных прослоев гипса; 2 — доломит-гипсовые агрегаты; 3 — рас-сланцованная карбонатно-глинистая масса; 4 — прожилки параллельно-шестоватого гипса; 5 — зоны перекристаллизации гипса; 6 — карбонатно-глинистые прожилки в гипсовой породе; 7 — слоистость породы; 8 — шлейфы дезинтегрированного карбонатного материала; 9 — агрегаты с признаками вращения; 10 — плоскости скольжения. Стрелками показаны направления движения блоков.
Рис. 4. Крупные обломки гипсовой породы, сцементированные глиной с новообразованными кристаллами гипса (ширина поля — 3.5 мм).
Вмещающая масса имеет неоднородный состав, обусловленный неравномерным распределением карбонатно-глинистого материала. Вблизи гипсовых обособлений она насыщена линзо-видными ксенолитами гипса, а внутри последних присутствует лишь в качестве тонких «секущих» прожилков. На удалении от них, близ плоскостей скольжения она характеризуется сланцеватой текстурой. Химический состав различных участков породы, полученный при площадном сканировании под сканирующим электронным микроскопом VEGA 3 TESCAN с системой рентгеновского энергодисперсионного микроанализа INCA Energy 350/X-max 20 (аналитик О.В. Корот-ченкова), показал, что глинисто-карбонатное вещество внутри гипсовых обособлений содержит большее количество карбонатного материала, чем вмещающая масса, локализованная вдоль плоскостей скольжения (рис. 5).
Карбонаты представлены доломитом, слагающим пелитоморфные агрегаты и кристаллы, и редкими зернами кальцита. Морфология кристаллов доломита меняется по разрезу (рис. 6). В
верхней части разреза отмечаются преимущественно гладкогранные индивиды, а в нижней — осложненные ростовыми (расщепление, блоч-ность, седловидные грани) элементами (рис. 7). Доломит из гипсовых обособлений характеризуется незначительной примесью марганца и железа (до 2.35 и 1.65 ат. % соответственно), а карбонат вмещающей массы содержит 59.95 ат. % кальция, 5.57 марганца и
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.