ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2007, № 3, с. 321-332
УДК 552.1+55251+543.7+55171172+571.53
ПЕТРОХИМИЯ МЕТАМОРФИЗОВАННЫХ ПЕСЧАНЫХ ПОРОД ПАТОМСКОГО НАГОРЬЯ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ИХ ПЕРВИЧНОГО СОСТАВА
© 2007 г. В. Н. Шаров, Ю. И. Сизых
Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 128 E-mail: Andreeva@xray.crust.irk.ru Поступила в редакцию 08.11.2005 г.
Докембрийские песчаные породы Патомского нагорья, принимающие участие в формировании ме-таосадочных серий, представлены кварцево-полимиктовым семейством, которое разделено в каждой серии на пять одинаковых петрохимических типов. Они состоят из высококремниевых (А), кремниевых (Б), щелочно-кремниевых (В) кварцевых песчаников, железо-кремниевых (Г), железо-алюмо-кремниевых (Д) полимиктовых песчаников. Реконструкция количественного минерального и компонентного составов осадочных аналогов метаморфизованных песчаников позволяет применить к ним минералого-петрографическую классификацию В.Д. Шутова [1967]. В соответствии с ней петрохимические типы А-Д могут быть сопоставлены (в такой же последовательности) с моно-миктовыми (А'), олигомиктовыми (Б'), мезомиктовыми (В') кварцевыми песчаниками, полевошпа-то-кварцевыми граувакками (Г'), собственно граувакками (Д'). Кварцево-полимиктовые песчаники образуют в осадочных циклах петрографические (минералого-петрографические) серии. Этим сериям соответствуют прямые (А'-Б'-В'-Г'-Д') и обратные (Д'-Г'-В'-Б') почти зеркальные ряды. Прямые ряды (А' —► Д') представляют трансгрессивные ветви осадочных циклов, в начале которых находятся переотложенные продукты размыва кор химического выветривания. В их число, кроме высокоглиноземистых сланцев, входят мономиктовые (А') и олигомиктовые (Б') кварцевые песчаники. Они, по мере аридизации гумидного климата, сменялись мезомиктовыми песчаниками (Б'), а в средних частях осадочных циклов - полимиктовыми песчаниками (Г', Д'). Последние отражают периоды кульминации тектонической активности, что приводило к образованию высокогорного рельефа. Обратные ряды (Д' —«- Б') берут начало от этих периодов. Они характеризуют регрессивные ветви осадочных циклов, знаменующих уменьшение тектонической активности. В этих ветвях полимиктовые песчаники (Д', Г') переходят в олигомиктовые песчаники (Б'). Таким образом, в петрографических или минералого-петрографических сериях отражена эволюция состава песчаных пород между эпохами пенепленизаций. Окончание этих эпох и возрождение орогенических движений документированы накоплением отложений тепторгинско-мамской, кадаликанской и бо-дайбинской осадочных серий. Начало геотектонических событий приходилось, соответственно, на конец раннего протерозоя, начало рифея и конец среднего-начало верхнего рифея. Направленные изменения в составе осадочных пород протекали на фоне тектонической эволюции континентальной окраины Сибирской платформы, сопровождавшейся изменением палеоклимата.
Отложения протерозоя Патомского нагорья отделены от архейско-нижнепротерозойского фундамента переотложенной корой глубокого химического выветривания (пурпольской свитой). Они образуют мощную полициклическую толщу, перерывы в накоплении которой завуалированы региональным метаморфизмом. Эта толща из-за отсутствия надежных палеонтологических определений и "омоложенности" радиометрических возрастов, по сути, является "немой". Она представлена тремя крупными литолого-стратиграфическими подразделениями, образованными (снизу вверх): терригенными, терриген-но-карбонатными и терригенно-вулканокласти-ческими отложениями. Эти подразделения не имеют резко обозначенных границ, и определе-
ние их объемов, статуса (подсерия, серия), возраста являлось предметом непрекращавшегося спора. Так, Л.И. Салоп 1964], Ю.П. Казакевич и Т.П. Жаднова [Казакевич и др., 1971] считали, что комплекс этих осадков образует амагматич-ную патомскую серию верхнего протерозоя или среднего-, верхнего рифея. Этим литолого-стра-тиграфическим подразделениям было присвоено наименование, соответственно, баллаганахской, кадаликанской и бодайбинской подсерий. Они, по мнению Д.А. Великославинского [1963], вовлечены в тектоно-магматическую активизацию в каледонское время. С.П. Кориковский и В.С. Федоровский [1980] сильно упрощали эту проблему. Они полагали, что патомская серия в центральных частях нагорья есть ничто иное, как верхняя
часть тонодско-бодайбинской серии нижнего протерозоя.
Т.А. Дольник [Дольник, 2000; Дольник и др., 1986] и А.И. Иванов с соавторами [1995], поддерживая Решения Всесоюзного стратиграфического совещания [Решения..., 1983], не соглашались с такими представлениями. Пересмотрев объемы баллаганахской и особенно кадаликанской подсе-рий, выделенных Л.И. Салопом [1964], они разделили протерозойскую толщу в центральных частях нагорья на баллаганахскую, ныгринскую и бодайбинскую серии. Ныгринская серия была образована из верхней половины его кадаликанской подсерии. Нижняя половина этой подсерии объединялась с баллаганахской подсерией в баллаганахскую серию. Бодайбинская серия оставалась в объеме бодайбинской подсерии. Возраст полициклической толщи определялся как среднери-фейский внизу и верхнерифейский-вендский вверху.
Авторами этих схем мало уделялось внимания обоснованию границ между литолого-стратиграфи-ческими подразделениями, что делало их выделение не вполне убедительным. Недавно В.Н. Шаровым с соавторами [2002] были получены новые данные, проливающие свет на эту проблему. Проводя системное изучение метапелитов этого региона, они обнаружили связь между эволюцией их состава, состава первичных осадков и изменением палеоклимата. Это послужило поводом для нового подхода к расчленению метаосадочной толщи на серии. В предложенном ими варианте стратиграфической схемы, подкрепленном согласованными результатами радиологических [Шаров и др., 2002] и биостратиграфических определений Л.И. Нарожных [Казакевич и др., 1971], тепторгинская серия среднего протерозоя и большая половина баллаганахской подсерии патом-ской серии верхнего протерозоя Л.И. Салопа [1964] объединены в тепторгинско-мамскую серию нижнего протерозоя. Кадаликанская и бодайбинская подсерии переведены с некоторыми изменениями в объемах в одноименные серии нижнего-среднего рифея (первая) и верхнего ри-фея-венда (вторая).
В данной статье изложены результаты дальнейших петрохимических исследований, целью которых является расширение представлений об условиях образования в раннем-позднем докембрии Патомского нагорья сообщества терригенных пород. Объектом исследований на этот раз стали ме-таморфизованные песчаные породы, ассоциированные с ранее изученными метапелитами.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Песчаные породы - известные индикаторы условий образования осадочных толщ. Петрохи-
мические [Коссовская, Тучкова, 1988; Трифонов, 1997 и др.] и, особенно, минералого-петрографи-ческие [Шутов, 1967] составы этих пород дают достаточно полное представление о их взаимосвязи с тектоническими обстановками, климатом, источниками сноса. Однако попытки использовать с этой целью метаморфизованные песчаные породы ограничиваются сложностью определения в шлифах количественных соотношений между обломками пород и минералов. Минеральные обломки частично или полностью рекристаллизова-ны. Они распадаются на мелкие индивиды, сораз-меримые с минералами "матрикса". Обломки пород (преимущественно глинистых сланцев), в отличие от минералов, представляющих кристаллический монолит, разрушаются быстрее при транспортировке из области питания, постседи-ментогенных изменениях, внутрислоевых перемещениях в процессе складкообразования. В связи с этим определенный интерес представляют аналитические методы расчета минералого-пет-рографического и компонентного составов первичных осадков.
Авторы, обладая достаточным количеством химических анализов метаморфизованных песчаных пород, направили усилия на решение этой задачи. Работа основана на определении средних химических составов метаморфизованных песчаных пород с бластопсаммитовыми структурами и их пересчете сначала на общий количественный минеральный, затем на компонентный составы. Общий количественный минеральный состав рассчитан путем сбалансированного подбора ти-поморфных минералов осадочных пород. Данные о их химическом составе приведены в литературе [Гримм, 1959; Дир и др., 1966; Кепежинскас, 1965; Дриц, Коссовская, 1991]. Методика пересчета химических составов метаморфических пород на минеральный состав первичных осадков, отработанная на метапелитах Патомского нагорья, опубликована в работе [Шаров и др., 2002].
При переходе от общего минерального к компонентному составу вводилась поправка на присутствие среди сингенетичных (псаммитовых) обломков кварца и полевых шпатов несингенетичных обломков этих же минералов. Несингенетичные обломки, влияющие на компонентный состав, представляют собой алевропелитовые частицы, которые входили в размывавшийся протолит. Частицы этого кварца и полевых шпатов бронированы псаммитовыми обломками материнских пород. Кроме этого, они рассеяны в цементе песчаников, имеющем преимущественно вторичную природу. К такому же выводу о его происхождении приходили до этого А.Г. Коссовская и В.Д. Шутов [Коссовская, 1962; Шутов и др., 1972], обсуждавшие проблему "матрикса" песчаных пород. Детально изучив граувакки, а также ссылаясь на другие авторитетные источники, они при-
ходили к выводу, что его истинное количество в них не велико и, следовательно, не влияет на компонентный состав. "Матрикс" представлен, как правило, пленочно-поровым и иногда базальным цементом, содержание которого, по их данным, редко достигает 5% и еще реже 10-15%.
В изученных нами кварцевых песчаниках количество цемента, хорошо различимого под микроскопом, также невелико. Оно составляет доли и первые проценты. Граувакки состоят из обломков глинистых сланцев, сцементированных своей же собственной тонкозернистой и дисперсной массой. Скорее всего, эта масса представляет вторичный "цемент", возникший при литификации осадков, а также после нее. Все это дает основание исключить из расчета компонентного состава алевропелитовую массу несингенетичных минералов квар
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.