УДК 551.71+551.72+552.5+550.4
МЕТАМОРФИЗОВАННЫЕ ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ ДНЕСТРОВСКО-БУГСКОЙ СЕРИИ ПАЛЕОАРХЕЯ УКРАИНСКОГО ЩИТА:
СОСТАВ, ВОЗРАСТ, ИСТОЧНИКИ
© 2014 г. С. Б. Лобач-Жученко1, В. В. Балаганский2, Ш. К. Балтыбаев1, Г. В. Артеменко3, Е. С. Богомолов1, А. В. Юрченко1, Л. М. Степанюк3, В. В. Сукач3
1 Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2; E-mail: sb@ipgg.ru 2Геологический институт Кольского научного центра РАН 189209 Апатиты, ул. Ферсмана, 14 3 Институт геохимии, минералогии и рудных формаций НАН Украины 03680 Киев-142, пр. Палладина, 34 Поступила в редакцию 10.12.2012 г.
Изучены метаморфизованные в условиях гранулитовой фации палеоархейские осадочные породы, входящие в состав днестровско-бугской серии Украинского щита: кварциты, гранатовые кварциты, гранат- пироксеновые гнейсы, пироксен-магнетитовые и магнетитовые кварциты. Анализ геохимических данных, включающих редкоземельные элементы, позволил реконструировать их первичный состав как ассоциацию железистых песчаников и сублитаренитов, железистых сланцев и железистых кварцитов. Эта ассоциация осадочных пород аналогична породам других древних зеленока-менных поясов и относится к железистой формации типа Альгома.
Сумма Al2O3, CaO, Na2O, TiO2, высокие содержания Zr (в кварцитах >100 г/т) и присутствие разновозрастных зерен обломочного циркона соответствует терригенной природе осадочных пород. Отношения Sm/Nd, Ti/Zr, Sc/Zr и Ni/Zr свидетельствуют о преобладании в областях сноса пород гра-нитоидного состава, а повышенные содержания хрома о присутствии там, наряду с гранитоидами, ультрамафитов. Такие геохимические характеристики, как отношение Fe/Mn, низкие содержания РЗЭ и соотношение РЗЭ с суммой Ni, Co, Cu позволяют предполагать, что осадконакопление происходило в мелководных условиях на континенте или его склоне подобно формированию древних, содержащих осадочные породы, базальт-коматиитовых серий с возрастом 3.5—3.2 млрд лет на кра-тоне Пилбара.
Формирование супракрустальных пород днестровско-бугской серии ограничено интервалом времени 3.4—3.2 млрд лет, который получен U-Pb датированием циркона и определением изотопного состава неодима. Модельный возраст кварцитов, рассчитанный для DM, варьирует от 3.37 до 3.5 млрд лет. Осадочные породы совместно с вулканитами представляют древнейшую супракрусталь-ную серию фундамента Восточно-Европейской платформы.
DOI: 10.7868/S0024497X14050061
В западной части Украинского щита, в пределах Днестровско-Бугского и Ингульского мегаб-локов, а также в разделяющей их Голованевской шовной зоне развиты породы днестровско-буг-ской серии (ДБС) [Есипчук и др., 2008; Щербаков, 2005]. Породы ДБС, как ранее [Лазько и др., 1975], так и в последней хроностратиграфической схеме Украинского щита [Есипчук и др., 2004], относятся к древнейшим породам, имеющим па-леоархейский (>3.5 млрд лет) возраст. Эта оценка возраста дана исходя из того, что гнейсоэндерби-ты, для которых определен возраст 3.65 млрд лет [С1ае880п й а1., 2006], представляют собой вулканогенные образования, входящие в состав дне-стровско-бугской серии [Кирилюк, 2010]. По мнению многих исследователей, гнейсоэндерби-ты являются плутоническими породами [Лесная,
1988; Бибикова и др., 2013; Лобач-Жученко и др., 2011, 2012; С1ае880п е! а1., 2006] и в связи с этим не должны включаться в супракрустальный разрез. Изотопные данные, которые бы датировали формирование собственно супракрустальных пород, отсутствовали.
Наличие в составе днестровско-бугской серии железистых кварцитов указывает на сходство рассматриваемой ассоциации пород с железистыми формациями других архейских зеленокаменных поясов, образованных в различных геологических обстановках и представленных как терри-генными, так и хемогенными отложениями. В последнее время также обсуждается возможность метасоматического образования железистых кварцитов [Беёо, Whitehouse, 2002; ЯоисИоп, ОгЬ-ег§ег, 2008].
Вещественный состав осадков и условия их образования определяются различными факторами, важнейшими среди которых являются тектоническая обстановка осадкообразования, источники сноса, климатические условия выветривания и некоторые другие.
Ранее, при изучении осадков Украинского щита, основное внимание уделялось их стратиграфическому и возрастному положению, выделению метаморфических формаций [Белевцев и др., 1985; Виноградов, 1970; Есипчук и др., 2004; Лазько и др., 1975], тогда как их состав, литологиче-ские и палеогеографические аспекты осадкообразования оставались практически не изученными.
Большое значение для реконструкции условий формирования осадочных пород имеют данные о содержании редкоземельных элементов и изотопном составе Nd [Alexander et al., 2008; Alibert, McCulloch, 1993; Bau, Alexander, 2009; Bau, Dulski, 1996; Bau et al., 1997; Miller, O'Nions, 1985; Shimisu et al., 1990 и др.]. Отсутствие данных, характеризующих состав пород ДБС и предложенные в последние годы подходы к анализу осадочных пород на основе редких элементов, определили основные задачи, на решение которых направлена данная работа: анализ состава пород днестровско-бугской серии, сравнение ее с другими железисто-кремнистыми сериями (формациями) раннего докембрия и определение генетических типов пород и критериев их разделения.
Все породы ДБС метаморфизованы в условиях гранулитовой фации. Метаморфизованные осадочные породы представлены кварцитами, гранатовыми кварцитами, гранат-пироксеновыми гнейсами, пироксен-магнетитовыми и магнети-товыми кварцитами. В соответствии с классификационной диаграммой Хиррона, основанной на химическом составе пород, большая их часть соответствует железистым песчаникам и железисто-кремнистым образованиям (железистым кварцитам); присутствие в породах глинозема сдвигает некоторые образцы на диаграмме Хиррона в сторону железистых сланцев. Ниже в тексте будут использованы именно эти наименования. Осадочные породы в изученных разрезах ДБС составляют крайне небольшой объем (порядка 3—3.5% от всех выходов пород). Наблюдаемая видимая толщина описываемых пород в изученном нами Одесском карьере варьирует от 10 до 400 см, а в разрезе по р. Ю. Буг, где осадочные породы обнаружены в двух обнажениях: толщина кварцитов около 90 см (обн. UR 98/1) и 120— 200 см (обн. UR 86). Все эти породы были опробованы, и была получена геохимическая характеристика (изучено более 200 супракрустальных пород, в т.ч. около 20 образцов метаморфизованных осадочных, которые представляют все выявленные выходы осадочных пород). Для большей части образцов выполнен также анализ изотопного состава Nd.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
И ВОЗРАСТ МЕТАМОРФИЗОВАННЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
В составе днестровско-бугской серии выделяются толщи: 1) нижняя гниванская, 2) одновоз-растная с ней тывровская, 3) средняя павловская, 4) одновозрастная ей гниванская, 5) верхняя — зеленолевадовская и 6) одновозрастная ей березнинская [Есипчук и др., 2004]. Изучение супракрустальных пород ДБС осложняется тем, что они неоднократно метаморфизо-ваны, в том числе в условиях гранулитовой фации, и значительно деформированы, в результате чего породы образуют небольшие (главным образом тектонические) полосы и линзы, расположенные как среди более молодых, так и более древних ортогнейсов. В соответствии с последней хроностратиграфической схемой, тывровская толща сложена основными кристаллослан-цами (метавулканитами) с небольшой примесью магнетитсодержащих кремнистых пород и редкими линзами кальцифиров. Ассоциация пород павловской толщи включает кристаллосланцы, плагиогнейсы и высокоглиноземистые Grt-Crd-1
Sil-Bt гнейсы, а также железистые кварциты. В зеленолевадовской толще преобладают биотито-вые и гранат-биотитовые гнейсы с редкими прослоями ортопироксеновых гнейсов и кристалло-сланцев [Есипчук и др., 2004; 2008].
Наши данные относятся к двум участкам, расположенным в Завальевском районе Днестров-ско-Бугского мегаблока: участок 1 — район карьера Одесский (48°13' N, 29°59' E), участок 2 — левобережье р. Ю. Буг, к югу и северу от с. Хащеватое (48°17' N, 29°56' E). На первом участке супракру-стальные породы развиты в северной части карьера, главной составляющей являются основные кристаллосланцы, на втором участке кристалло-сланцы играют значительную роль, но преобладают гнейсоэндербиты-чарнокиты, гранатовые гнейсы (первичная природа не установлена), гранатовые граниты (рис.1, 2). Осадочные породы — кварциты и железистые кварциты — присутствуют в небольшом количестве на обоих участках. Изученный разрез в Одесском карьере отвечает, по-видимому, тывровской толще — низам дне-стровско-бугской серии. Осадки района с. Хащеватое, возможно, занимают более высокое стратиграфическое положение в разрезе серии.
Одесский карьер. На площади Одесского карьера, вскрывающего Побужский гранулитовый комплекс (ПГК) на площади более 0.05 кв км, су-пракрустальные породы слагают небольшую толщу в северной части карьера, расположенную
1 Принятые сокращения: Bt — биотит, Cpx — клинопирок-сен, Crd — кордиерит, Grt — гранат, Fsp — полевой шпат, Hy — гиперстен, Kfs — калиевый полевой шпат, Opx — ор-топироксен, Pl — плагиоклаз, Qtz — кварц, Sil — силлиманит.
Рис. 1. Схема распространения раннедокембрийских образований на участке Хащеватое—Завалье. Использованы материалы ПГО "Севукргеология" и В.П. Николаевского, Завальевский графитовый комбинат, 1989 г., с упрощениями. Показано положение Одесского карьера, а на участке Хащеватое-Сальково положение обнажений ИЯ 98/1 (кварциты) и ИЯ 86/1— иг 86/2 (железистые кварциты).
1 — кварциты и карбонатные породы бугской серии; 2 — высокоглиноземистая толща (гнейсы силлиманитовые, кор-диеритовые, гранатовые, биотитовые, амфиболовые, графитовые и графитсодержащие); 3 — породы основного состава (мафитовые гнейсы, кристаллосланцы, амфиболиты и габбро-амфиболиты); 4 — граниты нерасчлененные; 5 — эн-дербиты, мигматиты, чарнокиты; 6 — разломы.
На врезке показано положение изученных районов на Украинском щите. Провинции: ДБП — Днестрово-Бугская, СПП — Среднеприднепровская, КП — Кировоградская, ПП — Приазовская, РТП — Россинско-Тикическ
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.