ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 1, с. 70-96
УДК 551
СИНОРОГЕННЫЕ ПСАММИТЫ: ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ЛИТОХИМИИ
© 2013 г. А. В. Маслов, Г. А. Мизенс, В. Н. Подковыров*, Э. З. Гареев**, А. А. Сорокин***, Ю. Н. Смирнова***, Т. М. Сокур****
Институт геологии и геохимии Уральского отделения РАН 620075Екатеринбург, Почтовый пер., 7;
E-mail: maslov@igg.uran.ru *Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2;
E-mail: vpodk@mail.ru **Президиум Уфимского научного центра РАН 450054 Уфа, проспект Октября, 71;
E-mail: gareevemir@yandex.ru ***Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения РАН 675000 Благовещенск, пер. Релочный, 1;
E-mail: sorokin@ascnet.ru ****Институт геологических наук НАНУкраины 01601 Киев, ул. О. Гончара, 55-б;
E-mail: SokurT@ua.fm Поступила в редакцию 27.09.2010 г.
На основе литературных и оригинальных данных анализируются некоторые литохимические особенности ассоциаций песчаников, сформированных на орогенном этапе развития подвижных поясов, в том числе с использованием дискриминантных диаграмм. В качестве синорогенных рассматриваются псаммиты флишевых и молассовых формаций форландовых бассейнов, песчаники межгорных прогибов и постколлизионных грабенов. Анализ химического состава песчаников показал, что они формировались за счет смешения кластики из разнородных, в том числе и локальных, источников сноса. Поля составов песчаников на дискриминантных диаграммах изменчивые, что связано с вовлечением в размыв комплексов магматических, метаморфических и осадочных пород, формировавшихся в различных геодинамических обстановках. В указанной ситуации данные, полученные при использовании общепринятых дискриминантных диаграмм без учета структурно-текстурных признаков пород и анализа особенностей строения слагаемых ими осадочных ассоциаций, не могут рассматриваться как единственный (решающий) аргумент при установлении геодинамической природы песчаников.
DOI: 10.7868/S0024497X12050047
В середине 1980-х гг. в связи с исследованием зон перехода "континент-океан" в изучении песчаных ассоциаций наметилась тенденция в сторону геодинамической интерпретации валового химического состава песчаников с использованием разнообразных парных диаграмм [Геосинклинальный ..., 1987; Bhatia, 1983; Bhatia, Crook, 1986; Maynard et al., 1982; Roser, Korsch, 1986, 1988 и др.]. В ряде случаев они вполне удачно дополнили комплекс индикаторных признаков конкретных геодинамических обстано-вок, хотя и не имели решающего значения.
Так, для идентификации геодинамических об-становок накопления палеозойских граувакк Австралии были использованы дискриминационные факторы (F1, F2, F3 и F4), в состав которых входит большинство петрогенных оксидов [Bhatia, 1983; Bhatia, Crook, 1986]. Было установлено, что поля составов песчаников, формировавшихся в бассейнах, принадлежащих различ-
ным геодинамическим обстановкам, позволяют выделить также соотношения между K2O/Na2O,
Al2O3/SiO2, Al2O3/(CaO + Na2O), TiO2 и (Fe2O3* + + MgO) [Bhatia, 1983]. К их числу относятся бассейны океанических островных дуг (oceanic island arcs, OIA), континентальных островных дуг (continental island arcs, CIA), активных (active continental margins, ACM) и пассивных континенталь-1
ных окраин (passive margins, PM). Для этих же
1 В пределах обстановок пассивных континентальных окраин иногда обособляются субобстановки рифтогенных континентальных окраин атлантического типа, рифтовых бассейнов, бассейнов, расположенных вблизи коллизионных орогенов и неактивных/отмерших конвергентных границ. Однако совершенно очевидно, что основные классификационные поля на большинстве используемых нами далее диаграмм весьма обширны и рядом специалистов рассматриваются как "обезличенная тектоника", хотя и понятны большинству из нас без дополнительных пояснений.
целей используется и диаграмма SiO2—K2O/Na2O [Roser, Korsch, 1986].
Естественно, что механическое перенесение выводов, полученных для современных или мезозойских песчаниковых ассоциаций, на более древние может быть не вполне корректно в силу некоторой эволюции состава осадочных пород и влияния наложенных процессов [Виноградов, Ронов, 1956; Страхов, 1963; Ронов, 1972; Гаррелс, Маккензи, 1974; Шванов, 1989 и др.]. Отсюда очевидно, что перечисленные выше дискрими-нантные диаграммы, несмотря на их широкое использование в зарубежной и отечественной литературе, не позволяют сделать однозначные выводы относительно тектонических и геодинамических обстановок формирования ассоциаций песчаников. Поясним сказанное несколькими примерами. Так, Дж. Армстронг-Алтрин и С. Верма на основе анализа весьма представительной базы данных установили, что ни один из более 300 имевшихся в их распоряжении образцов псаммитов пассивных окраин не попал в соответствующее им классификационное поле на диаграмме
(Fe2O* + MgO)-TiO2 [Armstrong-Altrin, Verma, 2005]. Среди песчаников активных окраин и океанических островных дуг "своим" классификационным полям соответствовали только 5 и 15% образцов. Лишь немного лучшей оказалась ситуация при использовании диаграммы (Fe2 O* + + MgO)—Al2O3/SiO2. Напротив, на диаграмме SiO2—K2O/Na2O в рамках классификационных полей песчаников пассивных и активных окраин оказалось более 50% образцов, реально соответствовавших названным геодинамическим обста-новкам. Выполненное К. Райаном и Д. Уильям-сом [Ryan, Williams, 2007] сравнение различных диаграмм показало, что те из них, что основаны на использовании дискриминантных функций, более точно отражают тектонические обстановки формирования осадочных образований.
При этом следует помнить, что указанные диаграммы созданы, прежде всего, для перисубдук-ционных бассейнов (островодужных и активных континентальных окраин), а также пассивных континентальных окраин. Для песчаников, накапливавшихся в бассейнах коллизионных обста-новок, поля расположения фигуративных точек пока не определены, что связано как с объективными (разнородные источники), так и субъективными (мало обобщенных данных) причинами. Если же использовать приведенные в работе [Ро-нов и др., 1990] средние химические составы песчаных пород орогенных зон континентов различного возраста (поздний протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой), то на диаграмме log(SiO2/Al2O3)— log(Fe2O3 общ/^O) соответствующие им точки локализованы в области литаренитов и вакк, на диа-
грамме SiO2—K2O/Na2O они попадают в поля активных континентальных окраин и океанических островных дуг. Средние точки орогенных песчаников палеозоя, мезозоя и кайнозоя на диаграмме (Fe2 O* + MgO)—Al2O3/SiO2 попадают в поле составов, типичных для бассейнов континентальных вулканических дуг. Сходное положение характерно для них и на диаграмме (Fe2 O* + + MgO)—TiO2. Несколько менее определенна информация, получаемая для указанных средних составов на диаграммах F1—F2 и F3—F4; только по последней из них можно более или менее уверенно предполагать, что в составе размывавшихся синорогенных комплексов пород преобладали богатые кварцем осадочные образования и изверженные породы кислого состава.
В настоящей работе нами предпринята попытка рассмотреть на основе литературных и оригинальных данных (табл. 1) некоторые литохимиче-ские особенности песчаных пород, сформированных на орогенном/коллизионном этапе развития различных подвижных поясов, а также проанализировать положение областей их составов на ряде дискриминантных палеогеодинами-ческих диаграмм. В целях получения сопоставимых выводов мы намеренно пошли на весьма существенную формализацию фактического материала и использовали преимущественно индикаторные отношения породообразующих оксидов (такие как Al2O3/SiO2, K2O/Na2O и др.), широко применяемые при характеристике обломочных пород в отечественной и зарубежной литературе [Гаррелс, Маккензи, 1974; Петтиджон и др., 1976; Петти-джон, 1981; Геосинклинальный ..., 1987; Ронов и др., 1990; Ронов, Мигдисов, 1996; Юдович, 1981; Юдович, Кетрис, 2000; Шванов, 1989; Соча-ва, 1996; Сочава и др., 1992; Интерпретация ..., 2001; Johnsson, 1993; McLennan et al., 1993; Rollin-son, 1994; Geochemistry ..., 2003 и др.].
Естественно, что при использовании литературных данных мы не всегда могли оценить их представительность. Вне поля нашего зрения из-за ограниченности объема статьи остался также ряд чисто литологических вопросов (способы транспортировки обломочного материала, совпадение или несовпадение водосборов с тектоническими структурами, петрографический состав материнских пород и ряд др. Сведения о них приведены в цитируемых работах.). В ряде случаев (Карнийские Альпы, район Сентрал Отаго Новой Зеландии, северная часть Предуральского прогиба, Верхнеамурский прогиб) число индивидуальных химических анализов псаммитов было относительно невелико, но при этом авторами всегда подчеркивалось, что они являются представительными. Уже после написания данной работы в нашем распоряжении появились существенно
Таблица 1. Общая характеристика объектов исследования
Объект исследования Тип осадочного бассейна Возраст осадочных ассоциаций Тип осадочных ассоциаций
Швейцарский бассейн, северная периферия Альпийского складчатого пояса Палеоцен-эоцен Флиш
Предгорный (форландовый) бассейн Олигоцен-миоцен Моласса
Карнийские Альпы Нижний карбон Флиш
Верхний карбон
Поднятия Антигониш, Новая Шотландия Межгорный бассейн (?) Силур-нижний девон Моласса
Район Сентрал Отаго, Южный остров Новой Зеландии Приразломные межгорные (?) бассейны Мел-плиоцен
Северный Нижняя пермь Флиш
Предураль-ский краевой прогиб сегмент Пермь Моласса
Средне-уральский сегмент Средний карбон-нижняя пермь Флиш
Южно-уральский сегмент Верхняя пермь—триас?
Олюторский прогиб, Корякское нагорье Нижний-средний плиоцен Моласса
Область сочленения ВосточноЕвропейской платформы и западного склона Южного Урала
Шкаповско-Шиханская впадина Предгорный (форландовый) Нескладчатая моласса
Мезенская впадина бассейн Верхний венд
Московская синеклиза Молассоидная мегаформация (нескладчатая моласса)
Днестровский перикратон (Львовско-Кишиневская впадина) Нескладч
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.