УДК 551
ПЕСЧАНИКИ ВЕРХНЕГО ДОКЕМБРИЯ ВОЛГО-УРАЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ: МИНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ И ЛИТОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ
© 2013 г. А. И. Ялышева, А. В. Маслов
Институт геологии и геохимии УрО РАН 620075Екатеринбург, Почтовый пер., 7;
E-mail: yalysheva@igg.uran.ru Поступила в редакцию 19.03.2012 г.
В статье приведены данные о минералого-петрографическом составе и литогеохимических особенностях песчаников рифея и венда Волго-Уральской области, из которых следует, что они несколько различаются по целому ряду параметров. Характерные для псаммитов значения Zr/Sc и Th/Sc дают основания полагать, что в их составе присутствует в основном петрогенный обломочный материал. Этот вывод подтверждают и медианные значения отношения K2O/Al2O3 (от 0.39 до 0.45). Ассоциирующие с песчаниками тонкозернистые обломочные породы также характеризуются достаточно высокими величинами K2O/Al2O3, что указывает на преобладание в их составе "first-cycle" материала. Показано, что в песчаниках прикамской и тукаевской свит наряду с петрогенным кварцем присутствует заметная доля кварца литогенного (многократно переотложенного), а в песчаниках лео-нидовской и байкибашевской свит соотношение этих типов примерно равное. Песчаники каиров-ской и шкаповской серий содержат преимущественно петрогенный кварц. Основываясь на диаграмме ln(Q/L + CE)—ln(Q/F) сделан вывод, что псаммиты венда содержат продукты разрушения преимущественно плутонических пород, тогда как псаммиты рифея имеют в своем составе и существенную долю кластики, сформированной за счет размыва метаморфических образований, а также кислых и средне-кислых изверженных пород. Основываясь на соотношениях полевых шпатов, обломков пород, поликристаллического кварца и кварца вообще (диаграмма Qt/(F + R)—Qp/(F + R) высказано предположение, что псаммиты рифея накапливались в обстановках гумидного, а псаммиты венда — семигумидного/семиаридного климата.
DOI: 10.7868/S0024497X13040071
Изучение песчаных пород является важной составной частью региональных геологических исследований [Шванов, 1987]. Песчаники содержат как признаки, позволяющие реконструировать состав материнских пород областей размыва, так и характеризующие условия их накопления в конечных водоемах стока. Данные о минералого-петрографическом составе псаммитов позволяют не только классифицировать их, но и судить о составе пород в областях размыва, палеоклиматиче-ских и палеогеодинамических обстановках накопления содержащих песчаники осадочных последовательностей. Валовый химический состав песчаников1 определяется преимущественно составом их обломочных компонентов и также может быть основой для создания различных клас-
1 Как подчеркнуто В.Н. Швановым, наиболее ценными для любых выводов являются данные о химическом составе бесцементных среднезернистых (0.20—0.35 мм) песчаников, однако количество именно таких материалов в литературе весьма невелико, и "... на практике приходится использовать анализы песчаников различного гранулометрического состава и содержащие цемент, понимая, что при этом возникают дисперсии химических параметров ..." [Шванов, 1987, с. 129].
сификаций, историко-генетических схем и па-леореконструкций для расшифровки состава пород в источниках сноса и т.д. [Dickinson, Suc-zec, 1979; Bhatia, 1983; Шванов, 1987; Петтиджон и др., 1976; Geochemistry ..., 2003]. Оценивая необходимость анализа данных о химическом составе песчаников, Ф.Дж. Петтиджон с соавторами отметили, что "валовый химический состав песчаников отражает иногда дивергентное, а иногда усиливающееся влияние минералогической сортировки и дифференциации на структурную, а также меняющееся в широких пределах воздействие области питания, обстановки осадконакоп-ления и процессов диаганеза" [Петтиджон и др., 1976, с. 64]. В русском переводе третьего издания монографии Ф.Дж. Петтиджона "Осадочные породы" также сказано, что "состав песчаника можно выразить через его валовый химический состав. Анализ валового химического состава очень полезен. Пески . являются в известном смысле продуктом происходящих в широком масштабе процессов химической и механической дифференциации, которые, несмотря на некоторое несовершенство, часто приводят к удивительно хо-
+ -У -V , у
у 4-У
/ Г1
- 1
Пермь
* 14-1 .-■""Л
о 1 т ...............
■■- ^ ........ 2 А ¿Щ
С11) -
I
| I
АР 7000 а *
■ Ижевск
Ижевск + +\
Н- + л
+ + \
+ + +\ ;**
+ + +\
+■■ + ■ + "К •
к- + + + V + + + /
■ ^ АК 4 _ 1 . 4
20007 .КП 1
740 ШХ 5
3 80 км : 3 ^Ч |_| АХ 6
+ + + ч_
а скк г*.
I ' \
уЛ *
% кк 100
Уфа
® КБ 62
Рис. 1. Схема тектонических структур рифея и венда центральной и южной частей Волго-Уральской области, по [Белоконь и др., 2001].
1 — граница Складчатого Урала; 2 — границы тектонических структур рифея; 3 — границы тектонических структур венда; 4 — зона отсутствия отложений венда; 5 — выходы пород кристаллического фундамента; 6 — положение скважин.
Цифрами на схеме показаны: 1 — Пермский выступ фундамента; 2 — Осинско-Калтасинский выступ; 3 — Оренбургский выступ; I — Верхнекамская впадина; II — Сарапульско-Красноуфимская седловина; III — Шкаповско-Шиханская впадина. Скважины: АР 7000 - Арлан 7000; СКК 1 - Северо-куш-куль 1; КК 100 - Куш-куль 100; М 1 - Морозовская 1; С 20007 - Сулли 20007; АК 4 - Аслы-куль 4; Ш 740 -Шкапово 740; КП 1 - Кипчак 1; КБ 62 - Кабаково 62; ШХ 5 - Шихан 5; АХ 6 - Ахмерово 6.
рошим результатам ... . Для того чтобы полностью понять геохимические процессы и эволюцию различных типов осадков ... требуются химические анализы" [Петтиджон, 1981, с. 266]. Попытаемся проиллюстрировать сказанное на примере песчаников рифея и венда Волго-Уральской области.
ЛИТОСТРАТИГРАФИЯ ВЕРХНЕГО ДОКЕМБРИЯ ВОЛГО-УРАЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
На востоке Восточно-Европейской платформы в пределах Волго-Уральской области рифей-
ские осадочные последовательности выполняют ряд отрицательных структур фундамента, наиболее крупные из которых Камско-Бельский и Сер-новодско-Абдулинский авлакогены (рис. 1). Отложения венда слагают здесь же относительно неглубокую, но существенно более обширную Шкаповско-Шиханскую впадину. Строение указанных структур и основные особенности формирования их осадочного выполнения рассмотрены нами ранее [Маслов, Ишерская, 1998; Маслов и др., 2002, 2006, 2010б], что позволяет далее акцентировать внимание только на наиболее важных моментах.
Рифей в Камско-Бельском авлакогене представлен кырпинской (нижний отдел), серафи-мовской (средний отдел) и абдулинской (верхний отдел) сериями [Стратиграфическая . , 2000] (табл. 1). По данным [Лисовский и др., 1981; Ожиганова, 1983; Ишерская, Романов, 1993; Белоконь и др., 2001; Романов, Ишерская, 2001], кырпинская серия объединяет прикамскую, кал-тасинскую и надеждинскую свиты. Прикамская свита включает четыре подсвиты (азякульскую, норкинскую, ротковскую и минаевскую) и сложена преимущественно пестроцветными терри-генными породами - песчаниками, алевролитами, гравелитами и конгломератами; в верхней ее части встречаются также доломиты и мергели. Мощность свиты изменяется от ~100 м до 1800 м. Калтасинская свита представлена почти исключительно карбонатными породами (известняками и доломитами), содержащими прослои и пачки терригенных отложений. Мощность ее варьирует от ~230 до 3000 м. Надеждинская свита объединяет в нижней части песчаники с прослоями алевролитов, глинистых сланцев, гравелитов и конгломератов, тогда как в верхней преобладают аргиллиты, мергели, доломиты и песчаники. Мощность свиты изменяется от первых десятков до 780 м.
Серафимовская серия объединяет тукаевскую и ольховскую свиты. Тукаевская свита (мощность 465-630 м) сложена песчаниками с прослоями алевролитов и глинистых сланцев. Ольховская свита (340-840 м) представлена аргиллитами, мергелями и доломитами с редкими прослоями алевролитов и песчаников. В основании свиты в большинстве районов прослеживается т.н. акбер-динский горизонт (60-90 м), представленный темно-серыми алевритистыми глинистыми сланцами и аргиллитами, среди которых присутствуют и редкие, маломощные прослои песчаников.
Абдулинская серия включает усинскую, лео-нидовскую, приютовскую и шиханскую свиты [Ожиганова, 1975; Маслов, Ишерская, 1998; Романов, Ишерская, 2001]. Усинская свита (100400 м) сложена преимущественно разнозерни-стыми песчаниками с прослоями темноокрашен-
Таблица 1. Цитологический состав и возраст стратиграфических подразделений верхнего докембрия Волго-Уральской области
Эонотема Эратема Система Серия Свита Возраст, млн лет Литология Мощность, м
Шкаповская Карлинская Зеленовато-серые и реже темно-коричневые аргиллиты с прослоями и пакетами светлоокрашенных алевролитов и песчаников 0- -600
Венд Салиховская Пестроцветные песчаники и алевролиты с подчиненными прослоями аргиллитов 100- -450
Каировская Старопетровская -595* Зеленовато-серые и реже буровато-коричневые алевроаргиллиты, алевролиты, песчаники, маломощные прослои алевритистых известняков, витрокластические туфы 85- -320
Байкибашевская Средне-, крупно- и разнозернистые песчаники с гравийно-галечным материалом, гравелиты, в подчиненном количестве алевролиты и аргиллиты 10- -85
Шиханская Пестроцветные глинистые и строматолитовые известняки, доломиты, мергели 0- -360
=к я Абдулинская Приютовская 843-896* Пестроцветные глинистые сланцы, алевролиты, мергели, доломиты, песчаники 76- -676
& и PQ Леонидовская Пестро- и сероцветные песчаники кварцевые с каолинитовым цементом 57- -1300
Усинская Пестро- и сероцветные песчаники аркозовые и полевошпато-кварце-вые, алевролиты и аргиллиты 45- -400
« <и -е Я Средний te м о m о Ольховская 1138-1120*** Внизу — темноцветные алевролиты и глинистые сланцы (акбердин-ский горизонт), вверху — пестроцветные аргиллиты, мергели, алевролиты, глинистые сланцы и доломиты 340- -840
Рч Я -е я & <и и Тукаевская <936*** 1250-1275*, 1270**** Пестроцветные аркозовые и полевошпато -кварцевые песчаники, глинистые сланцы и алевролиты До 630
Надеждинская 1366 + 6* -1370*** Пестроцветные песчаники, алевролиты, глинистые сланцы с прослоями гра
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.