ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2012, № 3, с. 297-313
УДК 552.4:551.71(470.4/.5)
ОСАДОЧНО-МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ БОЛЬШЕЧЕРЕМШАНСКОЙ СЕРИИ ФУНДАМЕНТА ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ (ИСХОДНЫЙ МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ, ПЕТРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ)
© 2012 г. В. Т. Сафронов
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: safronov_vt@mail.ru Поступила в редакцию 25.10.2010 г.
Приводится нормативно-минеральный состав исходных отложений ряда осадочно-метаморфиче-ских пород (высокоглиноземистых кристаллосланцев, глиноземистых гнейсов и эвлизитов) боль-шечеремшанской серии архея. На основании ряда данных (расположения фигуративных точек изученных пород на диагностических диаграммах, значений ряда индикаторных отношений, исходного состава пород) предполагается, что часть исследованных пород сформировалась из отложений высокой степени зрелости (высокоглиноземистые кристаллосланцы, гнейсы), а биотит-гранат-ан-дезиновые гнейсы являются производными граувакковых отложений. Повышенные содержания ряда индикаторных элементов (Fe, Cr, Ni, V, Zn, Pb и др.) свидетельствуют, что источником материала, поступавшего в палеобассейн седиментации, по-видимому, были различные по составу породы (ультраосновные, основные, средние, кислые). В палеобассейне, вероятно, была развита органическая жизнь. Показано, что корреляционные связи ряда элементов (Ti, V c Al, Ba, Pb c K, Sr c Ca, La c Na и др.), характерные для осадочных пород фанерозоя, наблюдаются и в изученных породах. Восстановлены возможные содержания ОВ (Сорг) и U в исходных отложениях осадочно-метаморфиче-скких пород большечеремшанской серии фундамента Восточно-Европейской платформы.
Как известно, на докембрий приходится 85% всего геологического времени развития Земли. Поэтому изучение литогенеза ранних этапов геологической истории земного шара имеет большое научное и практическое значение. Восстановление первичной природы глубокометаморфизо-ванных пород является одной из основных задач осадочной геологии докембрия. Решение этой задачи необходимо для познания геологической истории района исследования, поисков полезных ископаемых.
Вопросами геологического строения раннего докембрия Волго-Уральской области, происхождения ее пород занимались многие исследователи [Лапинская, Богданова, 1975; Широкова и др., 1976, 1977; Горина, 1982; Богданова, 1986; Лапинская и др., 1992, 1993 и др.]. В настоящей работе на основе данных упомянутых выше авторов реконструируется нормативно-минеральный состав исходных отложений основных разновидностей осадочно-метаморфических пород большечерем-шанской серии верхнего архея, восстанавливаются возможные содержания ОВ (Сорг) и урана в первичных отложениях, а также рассматривается связь содержаний ряда микроэлементов с исход-
ным минеральным составом и корреляционные отношения некоторых микроэлементов с породообразующими петрогенными элементами.
В пределах восточной части Русской плиты кристаллический фундамент вскрыт значительным количеством скважин. Характерной особенностью фундамента, по данным ряда авторов [Богданова, 1986 и др.], является широкое развитие архейских глубокометаморфизованных пород, которые представлены двумя структурно-вещественными комплексами — отрадненской и большечеремшанской сериями (рис. 1). Нижележащая, отрадненская серия сложена главным образом основными кристаллосланцами и гнейсами с подчиненым количеством метагабброидов, то есть представляет собой метавулканогенную толщу.
Вышележащая, большечеремшанская серия (рис. 2), по данным [Богданова, 1986; Лапинская и др., 1993 и др.], представлена в основном высокоглиноземистыми кристаллосланцами и гнейсами биотит-гранат-силлиманит-кордиеритового состава, часто содержащими графит. Меньшую часть разреза большечеремшанской серии составляют амфибол-двупироксеновые кристалло-
48°
53°
56°
54°
53°
52°
Рис. 1. Схема геологического строения фундамента центральной части Волго-Уральской области [Богданова, 1986] и места расположения скв. 20 000 и скв. 31.
1 — отрадненская серия (АД.) —основные кристаллосланцы и гнейсы, габброиды, ультрабазиты, эндербиты и чарноки-ты; 2 — большечеремшанская серия (АК) — высокоглиноземистые кристаллосланцы и гнейсы, биотит-гранатовые гнейсы, гранатовые кварциты, эвлизиты; 3 — тела основных кристаллосланцев, ультрабазитов и габброидов; 4 — туй-мазинский габбро-норит-анортозитовый комплекс (АД^); 5 — архейские гранитоиды; 6 — раннепротерозойские гра-нитоиды; 7 — структурно-стратиграфические границы; 8 — разломы; 9 — рифейские отложения.
о
сланцы, гранат-гиперстеновые плагиосланцы, метагабброиды и продукты ультраметаморфизма и диафтореза, перемежающиеся с высокоглиноземистыми и глиноземистыми породами. В ряде скважин (например, в скв. 31) вскрыты железисто-кремнистые породы — эвлизиты и магнетит-гранат-пироксеновые кварциты; последние в
данной статье из-за неясности их генезиса рассматриваться не будут.
Высокоглиноземистые кристаллосланцы и гнейсы имеют отчетливую полосчатость, обусловленную присутствием различно окрашенных минералов. Темные прослои обогащены силлиманитом, биотитом, гранатом, иногда подчерки-
ваются чешуйками графита, светлые — полевым шпатом, кордиеритом, кварцем. Их ширина измеряется миллиметрами и можно предположить, что это является отражением первичной слоистости пород. Минеральный состав данных пород определяется различным сочетанием граната, биотита, кордиерита, плагиоклаза, кварца, причем в кристаллосланцах суммарное содержание полевого шпата и кварца меньше 50%, а содержание А1203 наиболее высокое (табл. 1). Акцессорными минералами кристаллосланцев и гнейсов являются циркон, монацит, апатит, рутил, сфен. Характерным минералом этих пород являются чешуйки графита до 2—3 мм длины, содержание которого в породах может достигать 5% [Горина, 1982 и др.]. Проведенные В.С. Прохоровым (МИНХ и ГП им. И.М. Губкина) исследования изотопного состава углерода графитов показа-ли,что 5С13 варьирует в пределах 1.66—2.70% [Ла-пинская и др., 1992 и др.], что отвечает значениям 5С13 углерода биогенных образований.
Кроме высокоглиноземистых кристаллослан-цев и гнейсов в разрезе серии присутствуют и глиноземистые (биотит—гранат—андезиновые) гнейсы, слагающие 50—60 метровые пачки. Это сред-незернистые, светло-серые, серые породы, состоящие из биотита (10—15%), граната (до 35%), плагиоклаза (30—40%) и кварца (20—25%) и небольшого количества микроклина.
Другим изученным типом пород большечерем-шанской серии являются эвлизиты (см. табл. 1). Это гранат-ортопироксен-оливиновые породы, представленные двумя разновидностями: аль-мандин-ферросилит-фаялитовыми и эвлит-фая-лит-альмандиновыми кварцитами (эвлизитами). Эти разности часто находятся в тонком переслаивании друг с другом и с высокоглиноземистыми породами. Толщина прослоев эвлизитов, по [Богданова, 1986], колеблется от 4—5 см до 50 см. Они состоят из кварца (20—67%), фаялита (от первых % до 60%), ортоферросилита и эвлита (1—35%), альмандина (от 0 до 40—43%) и постоянно присутствующего пирротина — (1%). Можно отметить, что эвлизиты известны во многих разрезах докембрия Евразии (Украинский щит, Балтийский щит, Ханкайский массив и др.), причем большинство авторов [Сердюченко, 1975; Богданова, 1986; Лапинская и др.1992 и др.] рассматривают их как первично осадочные образования.
Абсолютный возраст высокоглиноземистых пород большечеремшанской серии был определен в 2580 ± 280 — 2790 млн лет [Лапинская и др., 1992], т.е. на границу АЯ и РЯ1, но большинство исследователей считают эти цифры датировками
Серия Глубина, м
2000 -
« -
св
М -
о
Я 2500 -
св
а
я
е
р _
е
-
е
в 3000 -
л
ч
о
И -
3500 "
3 *
X
X X
X
Рис. 2. Схематический разрез фундамента в скв. 20000 Миннибаево [Богданова, 1986]. 1 — биотит-гранатовые, силлиманит-гранат-биотит-кордиеритовые гнейсы и кристаллосланцы; 2 — гиперстеновые, гранат-гиперстеновые, амфибол-гиперстеновые, амфибол-биотитовые гнейсы; 3 — двупироксен-плагиоклазовые кристаллосланцы, амфиболиты; 4 — эндербиты и чарнокиты; 5 — плагиомикроклиновые и микроклиновые граниты; 6 — габбро-диабазы, базальтовые порфириты трапповой формации рифея.
1
2
3
4
5
6
Таблица 1. Химический состав метаосадочных пород болыпечеремшанской серии, вес. %
U>
о о
№ п/п № обр п sío2 ТЮ2 ai2o3 Fe203 FeO МпО MgO СаО Na20 к2о р2о5 Ппп н2о+ н2о Сумма
Различные типы биотит-гранатовых гнейсов [Лапинекая и др., 1975, 1993]
1 Л-1 26 65.23 0.78 17.98 2.03 4.54 0.04 2.97 2.06 1.38 1.68 - 1.08 0.27 0.12 100.16
2 JI-2 7 67.11 0.67 16.23 1.49 4.25 0.02 2.38 1.47 2.18 1.97 - 1.73 0.26 0.09 100.16
3 Л-3 16 63.99 0.61 15.64 1.93 4.00 0.05 2.90 2.72 2.48 3.39 - 1.47 0.21 0.37 99.76
4 JI-4 12 63.26 0.59 16.09 1.94 5.62 0.07 2.52 2.37 2.90 2.85 - - - - -
Высокоглиноземистые кристаллосланцы и плагиогнейсы из разреза скв. 20000 Миннибаево [Широкова и др., 1977]
5 II1-5 12 47.21 1.03 25.30 1.73 7.90 0.11 4.02 2.93 2.11 2.01 - 2.15 - - -
6 III-6 3 68.20 0.57 16.32 0.57 5.89 0.09 2.22 0.84 0.94 1.96 - 1.90 - - -
Высокоглиноземистые кристаллосланцы и гнейсы из разреза скв. 20000 Миннибаево [Богданова, 1986]
7 119 1 44.86 0.99 27.30 2.21 9.26 0.18 4.95 2.95 2.48 2.62 0.02 2.80 - 1.78 102.40
8 95 1 49.70 1.10 24.37 1.34 5.54 0.02 3.66 4.75 4.80 2.50 0.02 1.90 0.28 - 99.98
9 219 1 57.62 0.90 23.54 0.98 5.77 0.08 2.93 1.69 1.93 3.24 0.02 1.64 - - 100.34
10 498 1 70.20 0.40 16.00 0.88 2.00 0.02 1.25 1.20 1.80 3.72 0.09 2.10 0.20 - 99.86
11 941 1 72.00 0.54 13.35 0.33 5.32 0.06 1.80 1.26 0.88 2.50 0.68 1.18 0.16 0.45 100.51
12 501 1 75.65 0.48 11.36 0.32 3.80 0.04 2.44 1.00 1.39 2.12 0.03 1.30 - - 99.93
13 505 1 81.35 0.32 8.97 0.25 3.22 0.04 0.96 1.46 1.40 1.05 0.02 1.00 0.05 - 100.09
14 Сред. 43 64.16 0.61 16.32 1.32 4.96 0.08 2.05 3.22 2.76 1.80 0.06 - - - -
Биотит-гранат-андезиновые гнейсы из разреза скв. 20000 Миннибаево [Богданова, 1986]
15 381 1 57.50 0.90 18.60 0.43 6.54 0.10 3.30 7.50 2.00 1.20 0.50 0.80 0.20 - 99.57
16 290 1 62.51 1.07 18.40 0.92 4.67 0.10 2.02 3.36 3.82 2.1
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.