ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 4, с. 375-386
УДК 550.4:551.72.72(470.1/.6)+551.217(470.1/.6)
ВУЛКАНИЗМ, ВЫВЕТРИВАНИЕ И ВАРИАЦИИ ЦИКЛА ФОСФОРА В ВЕНДЕ НА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЕ
© 2004 г. С. Б. Фелицын
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2 E-mail: felitsyn@ad.iggd.ras.spb.ru Поступила в редакцию 01.09.2003 г.
На основе систематики микроэлементов выделены два геохимических типа вулканических пеплов в отложениях редкинского горизонта Восточно-Европейской платформы. Первый тип распространен на северо-востоке платформы и характеризуется значениями №/Сг и Се/УЪ, свойственными те-фре кислого состава современных извержений вулканов Курило-Камчатской и Алеутской острово-дужных систем. Второй тип имеет значения №/Сг и Се/УЪ, идентичные таковым в вулканитах бере-стовецкой свиты нижнего венда. Пониженное по сравнению со стандартными пробами постархейских глинистых сланцев содержание кальция, стронция и фосфора в верхневендских пелитах Восточно-Европейской платформы указывает на континентальное химическое выветривание питающих провинций.
Вулканические пеплы повсеместно присутствуют в терригенных отложениях редкинской серии верхнего венда Московской синеклизы, Львовско-Кишиневской, Мезенской, Верхнекамской и Шкапово-Шиханской впадин [Аксенов, 1998], и объем пирокластического материала, поступившего в осадочные бассейны на ВосточноЕвропейской платформе в позднем венде, достигает десятков тыс. км3 [Фелицын, Сочава, 1996]. U-Pb возраст по цирконам вулканических пеплов вайзицких слоев усть-пинежской свиты верхнего венда Мезенской впадины (Зимний берег Белого моря) составляет 553.3 ± 0.3 млн. лет [Martin et al., 2000]. После установления факта широкого распространения тефрогенных пачек в отложениях редкинской серии верхнего венда [Аксенов, Волкова, 1969] элементный состав этих вулканических пеплов стал объектом детальных исследований [Борхвардт, Фелицын, 1992; Фелицын, Сочава, 1996; Фелицын, Кирьянов, 2002 и др.].
В настоящее время определяющим источником тефры, поступающей в седиментационные бассейны, является андезит-дацит-риолитовый вулканизм на конвергентных окраинах континентов [Sharpton, Ward, 1990]. Попытки связать позд-невендские тефрогенные горизонты Подольского опорного района с эксплозивным вулканизмом субдукционных зон на юго-западе Восточно-Европейской платформы встречают определенные трудности. Начиная с 615 млн. лет назад, происходило раздвижение плит Балтика, Лаврентия и Амазония в результате рифтинга с последующим образованием эмбриональных океанов Япетус и Торнквиста в интервале 565-550 млн. лет назад [Bingen et al., 1998; Poprawa et al., 1999]. Верхневендские терригенные отложения западной окра-
ины Балтики (в современных координатах) по минеральному составу и содержанию петроген-ных элементов близки к таковым из современных континентальных рифтов с преобладанием внут-риплатформенных источников кластического материала [Сочава и др., 1992; МсСапп, 1998]. В свете этого представляется маловероятным предположение о существовании в позднем венде ост-роводужной системы на западной окраине Восточно-Европейской платформы, поставляющей пирокластический материал в эпиплатформен-ные бассейны.
В то же время в Белорусской антеклизе, Волынской впадине и на Люблинском склоне Восточной Польши нижний венд представлен трап-повой формацией (соответственно ратайчицкая, берестовецкая и славатицкая свиты), занимающей площадь более 200000 км2 и с объемом сохранившихся в разрезе вулканитов десятки тыс. км3 [Махнач, Веретенников, 1970; Воловник, 1990]. Эффузивная фация состоит в основном из оли-вин-гиперстен-нормативных и кварц-нормативных толеитов повышенной щелочности и щелочных базальтов [1шко,шако,№а, 1971]. Подчиненное распространение имеют лавы андезит-дацитового и риолитового составов с коэффициентом эксплозивности до 85% [Воловник, 1990]. и-РЪ возраст по цирконам из вулканического пепла трахиандезитового состава славатицкой свиты нижнего венда Люблинского склона Восточной Польши составляет 551 ± 4 млн. лет [СошрвШп et а1., 1995]. Проблема соотношения вулканических пеплов редкинской серии и трапповой формации волынской серии не рассматривалась, поскольку, согласно существующим корреляционным схемам [Великанов, 1985; Соколов, 1997], в
опорном Подольском разрезе тефрогенные горизонты ярышевской свиты существенно моложе берестовецких вулканитов и отделены от последних отложениями могилевской свиты.
В настоящей работе приводится систематика некоторых элементов в вендских вулканитах и тонкозернистых терригенных породах ВосточноЕвропейской платформы. Целью работы является определение геохимической специфики вулканических пеплов редкинского горизонта и вмещающих их тонкозернистых терригенных пород.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Фактическую основу работы составляют материалы исследования вулканических пеплов и тонкозернистых терригенных пород редкинской серии из различных районов Восточно-Европейской платформы. Принципы отбора образцов, их литологическое и петрографическое описание, содержание петрогенных и малых элементов (Co, Zr, Hf, Y, Th, Rb, РЗЭ) приведены в ранее опубликованных работах [Сочава и др., 1992; Борхвардт, Фелицын, 1992; Фелицын, Сочава, 1996]. Для сравнения изучена систематика микроэлементов в базальтах берестовецкой свиты и вулканомик-товых песчаниках грушкинской свиты Львовско-Кишиневской впадины, которые образовались в результате размыва вулканитов трапповой формации нижнего венда [Копелиович, 1965; Сочава и др., 1992]. Полученные данные сопоставлялись с составом тефры Q-R извержений Курило-Кам-чатской и Алеутской островных дуг и с составом неопротерозойских (синийских) вулканических пеплов формации Ляньто из разреза синия по берегам р. Янцзы в районе г. Ичан, пров. Хубей, Южный Китай.
Определение содержания малых, редких и рассеянных элементов проводилось с помощью ней-тронно-активационного анализа (ИНАА) в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН и в Санкт-Петербургском государственном университете на кафедре ядерной геофизики геологического факультета. Навески весом от 12 до 55 мг, помещенные в кварцевые ампулы, облучались потоком надтепловых нейтронов в течение 48 часов при плотности потока 5 х 1013 нейтр см-2 сек1 в исследовательских каналах реактора ВВР-М Петербургского института ядерной физики РАН в г. Гатчине. Одновременно облучались стандартные образцы BCR-1, AGV-1, СГ-1, СГД-1 и РЗС-3. Измерения проводились с Ge(Li) и Ge детекторами через 7 и 30 дней после активации. Средняя относительная ошибка определений составляет менее 4% для Co, Sc, La и Th, менее 7% для Cr и Yb, и менее 15% для Ni.
Содержание петрогенных элементов в осадочных породах определено химическими методами
в Опытно-методической экспедиции ПГО "Сев-запгеология", Санкт-Петербург. Определение содержания фосфора проведено в той же лаборатории фотометрическим методом, средняя относительная ошибка определений не превышает 10% при содержаниях P2O5 от 0.01 до 0.1% вес. и не превышает 7% при содержаниях 0.1-1.0% вес. Также использованы материалы БД PRECSED, созданного под руководством A.B. Сочавы в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН. Содержание Sr определено методом энергодисперсионного рентген-флуоресцентного анализа в Опытно-методической экспедиции ПГО "Севзапгеология", Санкт-Петербург. Характеристическое излучение возбуждалось радионуклид-ным источником 109Cd (22.1 keV) и регистрировалось Si(Li)-полупроводниковым детектором. Для определения содержания стронция использовалась Ka линия 14.16 keV. Средняя относительная ошибка определений в интервале концентраций 50-499 мкг/г не превышает 7% (3а).
СИСТЕМАТИКА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВЕНДСКИХ ВУЛКАНИТАХ
По результатам ИНАА верхневендских вулканических пеплов Восточно-Европейской платформы выделена группа элементов, содержание которых различно для образцов из различных частей платформы. Вулканические пеплы бронницких слоев ярышевской свиты Львовско-Кишинев-ской впадины содержат значительно меньше хрома по сравнению с тефрой из разреза юго-восточного Беломорья - 6.9 ± 2.4 и 31.5 ± 17.6 мкг/г (x ± 1а), соответственно. Среднее содержание никеля в вулканических пеплах из юго-западной и северо-восточной частей платформы практически одинаково (~15 мкг/г), что определяет значимые отличия величины Ni/Cr в двух выборках: 2.2 ± 0.84 в бронницких пеплах Подольского разреза и 0.52 ± 0.16 в пеплах лямицких, верховских и вайзицких слоев (соответствуют вулканогенно-осадочным горизонтам I, II и III по Е.М. Аксенову и С.А. Волковой [1969]) Беломорского разреза. Минимальные содержания Ni и Cr обнаружены в пепловых прослоях мощностью 12 мм из нижней части усть-пинежской свиты скв. Красавино-2 (горизонт I по [Аксенов, Волкова, 1969]), при этом величина отношения Ni/Cr в этих пеплах составляет 2.0-3.5 (табл. 1).
Имеет место корреляция между степенью фракционированности РЗЭ и величиной отношения Ni/Cr: бронницкие пеплы Подолии характеризуются высокими значениями Ce/YbCN 8.4 ± 0.75 (CN - хондрит-нормированные значения: 0.957 мкг/г для церия и 0.248 мкг/г для иттербия, по [Evensen et al., 1978]), тогда как для вулканических пеплов усть-пинежской свиты Беломорского разреза среднее значение Ce/YbCN равно 3.3 ±
Таблица 1. Содержание N1, Сг и величина Се/УЪ (хондрит-нормированные значения) в позднедокембрийских вулканитах Восточно-Европейской платформы и в тефре современных островодужных вулканов
Глубина, м N1, мкг/г Сг, мкг/г Ce/УЪcN
Номер образца
№/Сг
Базальты берестовецкой свиты волынской серии Овадно-Ратновского поля, скв. Ратно-1, Волынская обл., Украина
БОРП-1 БОРП-2
701-22 701-25
700-76
735-67 735-66 735-63 735-60 735-58
710-17А 710-17Б
541
530
42 34
31
25
8.0 6.7
Песчаники грушкинской свиты волынской серии Львовско-Кишиневской впадины, скв. 3628, с. Денисовка, Хмельницкая обл., Украина
415 399
50 76
31 40
6.1
6.0
Вулканические пеплы бронницких слоев ярышевской свиты валдайской серии Львовско-Кишиневской впадины
скв. 3643, с. Чухели, Хмельницкая обл., Украина
384
561
563 569 573 576
57 56
скв. 60, г. Р
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.