научная статья по теме ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТЛОЖЕНИЙ ВЕРХОЛЕНСКОЙ СВИТЫ СРЕДНЕГО-ВЕРХНЕГО КЕМБРИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ Геология

Текст научной статьи на тему «ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТЛОЖЕНИЙ ВЕРХОЛЕНСКОЙ СВИТЫ СРЕДНЕГО-ВЕРХНЕГО КЕМБРИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ»

УДК 551

изотопно-геохимические особенности отложении верхоленской свиты среднего-верхнего кембрия

сибирской платформы

© 2011 г. |В. И. Виноградов, Г. А. Беленицкая*, Б. Г. Покровский, М. И. Буякайте

Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: bujakaite@ginras.ru *Всероссийский научно-исследовательский геологический институт (ВСЕГЕИ) 199106Санкт-Петербург, Средний пр., 74; E-mail: ankudinovo@mail.ru Поступила в редакцию 30.03.2009 г.

Изучен изотопный состав углерода и кислорода в карбонатах и серы в сульфатах верхоленской свиты (62—63), которой заканчивается кембрийский разрез Иркутского амфитеатра Сибирской платформы. Важная особенность сульфатов верхоленской свиты состоит в необычно низких значениях 834$ (4.6—12.0%о), что на 15—20%о ниже, чем в сульфатах нижележащей ангарской свиты. Вероятно, это обусловлено произошедшей на рубеже ангарского и верхоленского времени сменой фациально-палеогеографических условий осадконакопления, а также сопряженными изменениями баланса водного и солевого питания бассейнов седиментации в результате изоляции их от открытого моря и повышением роли континентального и подземного стока. Значения 518О(РОБ) в карбонатах (—4.4... —10.4) уменьшаются снизу вверх по разрезу, отражая изменение условий постседиментационных преобразований и, возможно, прогрессирующее опреснение бассейна седиментации. Изотопный состав углерода в основной массе образцов находится в пределах "нормально-морского" интервала 513С = 0 ± 1%с. Значения 513С отклоняются лишь в отдельных образцах до —3.8 и 2.2%е, что связано с особенностями постседиментационных процессов. ЯЬ-Зг системы глинистой составляющей мергелей из 500-метрового разреза ангарской и нижней части верхоленской свит фиксируют возраст 512 ± 10 млн лет, который близок к предполагаемому стратиграфическому возрасту верхоленской свиты, и начальное отношение 87$г/86$г = 0.7082 ± 0.0004.

Осадочные породы в геохимическом отношении составляют наиболее активную часть земной коры. Это определяется их общей обводненностью, проницаемостью (поровой и трещинной), высокой удельной поверхностью взаимодействия вода—порода, растворимостью некоторых компонентов пород. Наиболее растворимыми типами породообразующих минералов осадочных пород являются хлориды, сульфаты и карбонаты. Их растворение вызывает еще большую агрессивность вод, которые участвуют в переработке вещества осадочных пород и формировании целого ряда полезных ископаемых.

В работах [Виноградов и др., 2006а, 2006б, 2006в] было показано, что породы верхов венда— низов среднего кембрия Иркутского амфитеатра общей мощностью 2—3 км подверглись постседи-ментационным преобразованиям. В настоящем сообщении рассматриваются породы верхолен-ской свиты, перекрывающей этот комплекс. Интерес к изучению разрезов верхоленской свиты вызван, прежде всего, необычным изотопным составом сульфатной серы [Писарчик, Голубчина,

1979], который резко выделяет эту свиту среди всех известных в настоящее время кембрийских отложений.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРХОЛЕНСКОЙ СВИТЫ

Общая литолого-стратиграфическая схема венд-кембрийских отложений и положение на ней ранее и вновь изученных разрезов по скважинам показаны на рис. 1, 2 и 3. Верхоленская свита завершает разрез кембрийских отложений Сибирской платформы. Она залегает с постепенным переходом [Писарчик, 1963; Писарчик и др., 1975] на породах верхов ангарской и их стратиграфического аналога — литвинцевской свиты, которые образуют верхнюю часть мощной (от 0.5 до 2.5 км) ранне-среднекембрийской (С1—С2) гало-генно-карбонатной калиеносной формации. Верхоленская свита согласно перекрывается фау-нистически охарактеризованными нижнеордовикскими карбонатно-терригенными красно-цветными отложениями. Общая мощность свиты от 400 до 800 м.

Рис. 1. Литолого-стратиграфическая схема венд-кембрийских отложений Иркутского амфитеатра. Изотопные характеристики изученных интервалов приведены в работах: 1 — [Виноградов и др., 2006 а, б, в]; 2 — [Виноградов и др., 2006г]; 3 — рассматриваются в данной статье.

Система отдел

Надъярус, ярус

Серия, свита мощность, м Состав

Верхоленская серия, С2_3г 450-800 Песчаники, алевролиты, доломитовые мергели (внизу с ангидритом), преобладают красноцветные

Ангарская, Литвин-цевская 100-150 Доломиты, каменная Доломиты, известняки, брекчии выщелачивания

С1-2а 381-600 Булайская С-фи/ 120-145 соль, ангидриты Доломиты

Бельская С-фе/ 300-450 Усольская Си 600-1000 Каменная соль (вверху), доломиты, известняки, ангидриты Каменная соль, доломиты, ангидриты

Осинский горизонт 45-80 Доломиты, известняки,

е аЗ4 я, и р е о « а М с т н о А Тэтэрская 50-100 Доломиты, глинистые минералы, ангидриты, мергели

Собинская 100-250

Катангская 60-280

Тирская 15-230 -7 Песчаники, алевролиты, аргиллиты 1- - - п Песчаники, I----- алевролиты, аргиллиты, карбонатные породы

Непская _ 10-330 Ушаков [_ _ _ ская (Олхинская) 30->ю0

Интервалы изотопных исследований по скважинам

€з

€2

е,

V

Яз

Майский

Амгинский

Тойонский

Ботомский

Атдабанский

Томмотский

я

а

н р

ор

я

^ м

^ В

, н о, и

вс

оО

л а г

а

н р

о

с

о «

а к с

л

5

И

я а к с н

тин

й

ы л а Б

Свита сложена главным образом доломитовыми мергелями, часто с ангидритом, гипсом, подчиненным количеством аргиллитов, алевролитов, реже песчаников. Для нее характерны две важные особенности — обилие сульфатов (гипса, ангидрита) и пестроцветность (часто красноцвет-ность). Комплекс литологических особенностей уверенно свидетельствует о формировании свиты в прибрежно-сэбхово-лагунных обстановках осадконакопления [Писарчик, 1963; Писарчик, Голубчина, 1975; Писарчик и др., 1979; Жарков и др, 1982; Беленицкая и др., 1990]. Верхоленская

свита может рассматриваться как литотипическая для обстановок такого рода.

Ангидриты и гипсы в разрезе свиты образуют слои, пачки (до 20—30 м), пластово-линзовидные залежи, чаще маломощные прослои (от долей до 3—5 м) и мелкие скопления, вкрапленники, прожилки. Общая насыщенность сульфатами неравномерная и невыдержанная по разрезу и по площади. В отдельных пачках содержание сульфатов достигает 10—15%, локально — 50—60%. Максимальное их количество характерно для низов разреза свиты, в верхних ее частях оно заметно ниже.

Рис. 2. Схема распространения кембрийских галогенных комплексов на территории Иркутского амфитеатра и положение скважин с изученным изотопным составом пород.

1 — складчатые области и их границы; 2 — граница распространения сульфатоносных отложений верхоленской свиты (®2-3v); 3 — граница распространения отложений ранне-среднекембрийской галогенной формации (6i_2): а — соле-носных, б — сульфатоносных; 4 — контуры зон наиболее интенсивных эпигенетических преобразований галогенных пород, по [Писарчик, 1963]; 5 — контуры современного распространения сероводородных вод; 6 — скважины, по которым проведены изотопные исследования отложений верхоленской и верхов ангарской свит, рассмотренные в данной статье (Осинская 10к, Балыхтинская 14); 7 — скважины, по которым ранее проведены изотопные исследования отложений, подстилающих верхоленскую свиту [Виноградов и др., 2006 а, 2006 б, 2006 в, 2006 г]: а — венд-раннекем-брийские отложения (1 — Жигаловская опорная, 2 — Бельская опорная), б — ангарская свита (скв. Марково 33, Жига-лово 54); 8 — скважины, по которым изотопный состав серы отложений верхоленской и ангарской свит охарактеризован в работе [Писарчик и др., 1979]; 9 — линия разреза.

Среди других типов пород преобладают красно- и пестроцветные (преимущественно красно-коричневые и зеленовато-серые) в разной степени глинистые доломитовые (домериты), извест-няково-доломитовые мергели, аргиллиты, алевролиты, песчаники. Содержание терригенных красноцветов максимально вдоль юго-западных и южных обрамлений платформы, уменьшается к центральным и северным районам. Довольно широко развиты строматолитовые образования, участвующие в цикличном переслаивании пород. На северо-западе отложения замещаются морскими глинисто-карбонатными, на севере и северо-востоке — рифогенно-карбонатными, а вдоль

юго-западного и юго-восточного обрамлений — континентальными терригенными красноцвета-ми.

Образование свиты происходило на регрессивной стадии формирования каледонского комплекса осадочного чехла платформы, сопряженного с тектоническими фазами развития южного коллизионного обрамления. Область осадкона-копления располагалась между морским бассейном на севере, преобладающей сушей (иногда морем с архипелагами островов) на востоке и оро-генными поднятиями на юге и западе.

В

и и

^.oaosdE]/^

§ VH3Jf 'd

VH3]f ■<!,

(xÄ^j-qxo^) E^ÄdÄx

* ° * №32 iä

и VHW -d ■

w оноивлгж О и

m- вххншзд w U

w о

m w U

- Hto

Континентально-лагунные обстановки верхо-ленского времени сменили господствовавшие до этого в течение ранне-среднекембрийского этапа условия обширнейшего эпиконтинентального морского бассейна. Переход произошел под влиянием тектонических событий в области орогенеза в пределах южного коллизионного обрамления Сибирской платформы [Беленицкая и др., 1990; Сизых, 2001 и др.]. Смена обстановок осадкона-копления сопровождалась обмелением бассейнов и ограничением связей с океаном, вплоть до полной изоляции от него. В питании бассейнов возрастала роль континентального стока и, возможно, разгрузки подземных вод из подстилающих отложений.

Породы верхоленской свиты вместе с более ранними среднекембрийскими отложениями подверглись процессам глубоких преобразований. В первую очередь это видно по сульфатным породам, в которых наблюдаются признаки растворения, гидратации, замещения кальцитом [Писарчик, 1963]. Надо сказать, что замещение гипса и ангидрита кальцитом в красноцветных породах верхоленской свиты выражено не столь ярко, как в подстилающих отложениях ангарской свиты, что связано, по-видимому, с разной степенью битуминозности пород.

V6H нвход

vdüSHy'd ЕНИЯ01Г0Ц

2

и (ивп-Ag) ^ soqirag

iqdßliog-iqxo]/^

N1

Щ ы

00 2 2

Г"

"I—I—I—I—I—I—г

1

SOOOOOOOOOOO

^ооо ооооооо

СЧОО^Т ^ЮОСЧЧОО^ЮО I I ^ ^ CN CN CN

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

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.

Показать целиком